(57)【要約】【課題】素子の磁気熱量的な有効範囲を調節できる装置を提供する。【解決手段】素子ベッド３０は、磁気熱量効果を発揮するＭＣＥ素子３２を有する。ＭＣＥ素子３２は、カスケード接続された複数の部分素子３２ｎを有する。絞り装置６１、６２は、端部素子である低温端素子３２Ｌおよび／または高温端素子３２Ｈを無効化する。絞り装置６１、６２は、太く遅い流れと、細く速い流れとを生成する。絞り装置６１、６２は、端部素子である低温端素子３２Ｌ、または高温端素子３２Ｈを実質的に貫通する流れを生成する。絞り装置６１、６２は、低温端３４および／または高温端３５に求められる温度満たしながら、消費動力を抑制するように端部素子を無効化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子（３２）であって、カスケード接続された複数の部分素子（３２ｎ）と、
前記磁気熱量効果素子に印加される磁場を変調する磁場変調装置（４０）と、
前記磁気熱量効果素子と熱交換する熱輸送媒体の往復流を生成すると熱輸送装置（５０）と、
複数の前記部分素子のうち、端部に配置された端部素子における前記熱輸送媒体の流れを絞る絞り装置（６１、６２、２６３、２６４、３６１、３６２、３６３、３６４）、または、前記端部素子における磁場変動を抑制する磁場抑制装置（６４２）によって、前記端部素子の磁気熱量効果を無効化する無効化装置（６０）と、
前記端部素子の前記磁気熱量効果の要否に応じて、前記無効化装置を制御することにより、前記端部素子の前記磁気熱量効果の有効または無効を制御する制御装置（８０、５６６、５６７）とを備える磁気熱サイクル装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記磁気熱量効果に求められる熱的条件を満たしながら、前記磁場変調装置および前記熱輸送装置における消費動力を抑制するように、前記無効化装置を制御する請求項１に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項３】
前記無効化装置は、前記磁気熱量効果素子における前記端部素子が占める長さ（ＬＤ）を調節する請求項１または請求項２に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項４】
前記無効化装置は、前記端部素子の有効または無効を少なくとも切り換える請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記磁気熱量効果素子に求められる出力温度を満たすように前記端部素子の前記磁気熱量効果の要否を決定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項６】
前記絞り装置は、前記熱輸送媒体の流れの断面積を、第１断面積、および前記第１断面積より小さい第２断面積の間で切り換える請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項７】
前記絞り装置は、前記熱輸送媒体の流れの断面積を、第１断面積、および前記第１断面積より小さい第２断面積を含む範囲で連続的に調節可能である請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項８】
前記制御装置は、温度に応じ体積変化する感温部材によって前記無効化装置を制御する感温素子（５６６、５６７）、または温度を電気的に検出し、温度に応じて前記無効化装置を制御する電気的な制御装置（８０）を含む請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項９】
前記絞り装置は、複数の前記部分素子の低温端、および／または高温端に配置されている請求項１から請求項８のいずれかに記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項１０】
前記磁場変調装置は、前記端部素子に対して磁場を供給する磁力源（６４２）を有し、前記磁場抑制装置は、前記磁力源を無効化する請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気熱サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、磁気熱サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１ないし特許文献４は、磁気熱サイクル装置を開示する。これら装置は、ＡＭＲ(Active Magnetic Refrigeration)サイクルとして利用される。さらに、特許文献４は、カスケード接続された素子の端部において、熱輸送媒体の流れをバイパスしている。これにより、素子における有効範囲を調節することができる。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０９４１２号公報
【特許文献２】特開２０１６−０９９０４０号公報
【特許文献３】特許第６１３６８４２号公報
【特許文献４】特開２０１２−２５５６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱輸送媒体の流れをバイパスする構成は、素子の有効範囲を調節するためのシステムが複雑となる。例えば、バイパス通路、弁装置、シール機構を含む多くの流体機器を要する。この結果、装置の部品点数が多くなり、実用的な装置の実現が困難である。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、磁気熱サイクル装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、素子の有効範囲を調節できる実用的な磁気熱サイクル装置を提供することである。
【０００６】
開示される他のひとつの目的は、負荷に応じて素子の有効範囲を調節できる磁気熱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】
【０００７】
ここに開示された磁気熱サイクル装置は、磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子（３２）であって、カスケード接続された複数の部分素子（３２ｎ）と、磁気熱量効果素子に印加される磁場を変調する磁場変調装置（４０）と、磁気熱量効果素子と熱交換する熱輸送媒体の往復流を生成すると熱輸送装置（５０）と、複数の部分素子のうち、端部に配置された端部素子における熱輸送媒体の流れを絞る絞り装置（６１、６２、２６３、２６４、３６１、３６２、３６３、３６４）、または、端部素子における磁場変動を抑制する磁場抑制装置（６４２）によって、端部素子の磁気熱量効果を無効化する無効化装置（６０）と、端部素子の磁気熱量効果の要否に応じて、無効化装置を制御することにより、端部素子の磁気熱量効果の有効または無効を制御する制御装置（８０、５６６、５６７）とを備える。
【０００８】
ここに開示された磁気熱サイクル装置によると、無効化装置によって、端部素子の磁気熱量効果が無効化される。無効化装置は、複数の部分素子のうち、端部に配置された端部素子における熱輸送媒体の流れを絞る絞り装置、または、端部素子における磁場変動を抑制する磁場抑制装置を有している。しかも、制御装置は、端部素子の磁気熱量効果の要否に応じて、無効化装置を制御することにより、端部素子の磁気熱量効果の有効または無効を制御する。よって、端部素子が無効化された場合には、消費動力が抑制される。
【０００９】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】制御処理を示すフローチャートである。
【図３】絞り装置の開度と温度との関係を示すグラフである。
【図４】素子ベッドの温度分布を示すグラフである。
【図５】順方向通常流れを示す断面図である。
【図６】逆方向通常流れを示す断面図である。
【図７】順方向部分流れを示す断面図である。
【図８】逆方向部分流れを示す断面図である。
【図９】第２実施形態を示すブロック図である。
【図１０】制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】素子ベッドの温度分布を示すグラフである。
【図１２】順方向の部分流れを示す断面図である。
【図１３】逆方向の部分流れを示す断面図である。
【図１４】第３実施形態の順方向部分流れを示す断面図である。
【図１５】逆方向部分流れを示す断面図である。
【図１６】第４実施形態の順方向通常流れを示す断面図である。
【図１７】順方向部分流れを示す断面図である。
【図１８】第５実施形態を示すブロック図である。
【図１９】第６実施形態の通常運転を示すブロック図である。
【図２０】部分運転を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１２】
第１実施形態
＜システム＞
図１において、第１実施形態は、熱機器の一例である空調装置１０を提供する。空調装置１０は、乗り物に搭載され、乗り物の乗員室の温度を調節する。乗り物の語は、車両、船舶、航空機などの移動体、およびアミューズメント機器、娯楽機器などの非移動体を含む。空調装置１０は、暖房装置、または換気装置とも呼ばれる。空調装置１０は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置２０を備える。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置２０はＭＨＰ（Magneto-caloric effect Heat Pump）装置２０とも呼ばれる。ＭＨＰ装置２０は、磁気熱サイクル装置を提供する。
【００１３】
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。
【００１４】
ＭＨＰ装置２０は、素子ベッド３０、磁場変調装置（ＭＧＦＭ）４０、および熱輸送装置（ＴＨＦＭ）５０を有する。素子ベッド３０は、容器３１と、磁気熱量効果素子３２と、熱輸送媒体３３とを有する。磁気熱量効果素子３２は、ＭＣＥ（Magneto-Caloric Effect）素子３２とも呼ばれる。ＭＨＰ装置２０は、ＭＣＥ素子３２の磁気熱量効果を利用する。容器３１は、ＭＣＥ素子３２と、熱輸送媒体３３とを収容している。
【００１５】
磁場変調装置４０と熱輸送装置５０とは、ＭＣＥ素子３２と熱輸送媒体３３とをＡＭＲ(Active Magnetic Refrigeration)サイクルとして機能させる。磁場変調装置４０と熱輸送装置５０とは、磁場の変化と、熱輸送媒体３３の往復流れとを同期的に発生させる。磁場変調装置４０と熱輸送装置５０とは、例えば、動力源としての電動機を備えることができる。ＭＨＰ装置２０は、ＭＣＥ素子３２に対する、磁場の変化と熱輸送媒体３３の往復流との位相を調節する位相調節器を備えていてもよい。
【００１６】
＜磁気熱量効果素子＞
ＭＣＥ素子３２は、ＡＭＲサイクルとして機能することにより、低温端３４と高温端３５とを生成する。低温端３４と高温端３５とは、素子ベッド３０の両端に表れる。ＭＨＰ装置２０は、低温端３４の熱輸送媒体３３が所定の低温ＴＬとなるようにＡＭＲサイクルとして機能する。ＭＨＰ装置２０は、高温端３５の熱輸送媒体３３が所定の高温ＴＨとなるようにＡＭＲサイクルとして機能する。
【００１７】
ＭＣＥ素子３２は、外部磁場の強弱により発熱と吸熱とを生じる。ＭＣＥ素子３２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。ＭＣＥ素子３２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３２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。
【００１８】
ＭＣＥ素子３２は、磁気熱量効果を発揮する材料を含む。ＭＣＥ素子３２は、材料の粒の集合体である。ＭＣＥ素子３２は、バインダ樹脂により固められた接着物、または材料の粒を焼結した焼結体により提供されている。ＭＣＥ素子３２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。例えば、ガドリニウム系材料、またはランタン−鉄−シリコン化合物を用いることができる。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物を用いることができる。
【００１９】
ＭＣＥ素子３２は、カスケード接続された複数の部分素子３２ｎを有する。複数の部分素子３２ｎのひとつは、低温端３４に位置する端部素子である低温端素子３２Ｌである。複数の部分素子３２ｎの他のひとつは、高温端３５に位置する端部素子である高温端素子３２Ｈである。
【００２０】
複数の部分素子３２ｎは、材料、組成比などが互いに異なっている。複数の部分素子３２ｎは、ＭＣＥ素子３２の長手方向、すなわち熱輸送媒体３３の流れ方向に沿って配置されている。部分素子３２ｎが高い磁気熱量効果を発揮する温度帯は、高効率温度帯と呼ばれる。複数の部分素子３２ｎは、低温端３４と高温端３５との間において高効率温度帯が並ぶように直列に配列されている。複数の部分素子３２ｎの複数の高効率温度帯は、互いに異なる。複数の高効率温度帯は、所定の負荷温度差の範囲を覆うように分布している。複数の部分素子３２ｎは、複数の高効率温度帯が連続するように直列的に接続されている。
【００２１】
複数の部分素子３２ｎのそれぞれを構成する材料は、キュリー温度が異なる。キュリー温度は、常磁性状態と強磁性状態との変化点である。カスケード接続された複数の部分素子３２ｎは、それらのキュリー温度が単調増加するように、直列に配置されている。なお、２つの主要な部分素子３２ｎにわたって中間的なキュリー温度の補助的な部分素子３２ｎを重複的に配置してもよい。
【００２２】
複数の部分素子３２ｎは、異なる温度帯において高い磁気熱量効果（ΔＳ（Ｊ／ｋｇＫ））を発揮する。低温端３４に近い部分は、定常運転状態において低温端３４に現れる温度の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。高温端３５に近い部分は、定常運転状態において高温端３５に現れる温度の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。中温部に近い部分は、定常運転状態において中温部に現れる温度の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。
【００２３】
ＭＣＥ素子３２は、熱輸送媒体３３と熱交換する。熱輸送媒体３３の流れ方向は、ＭＣＥ素子３２の長さ方向ＬＤに沿って延びている。熱輸送媒体３３は、不凍液、水、油、気体などの流体によって提供することができる。熱輸送媒体３３は、作業流体とも呼ばれる。
【００２４】
＜磁場変調装置＞
磁場変調装置４０は、ＭＣＥ素子３２に外部磁場を与えるとともに、ＭＣＥ素子３２に与えられる磁場を強弱に変化させる。磁場変調装置４０は、ＭＣＥ素子３２を強い磁界内に置く励磁状態と、ＭＣＥ素子３２を弱い磁界内またはゼロ磁界内に置く消磁状態とを周期的に切換える。磁場変調装置４０は、ＭＣＥ素子３２が強い外部磁場の中に置かれる励磁期間、およびＭＣＥ素子３２が励磁期間より弱い外部磁場の中に置かれる消磁期間を周期的に繰り返すように外部磁場を変調する。磁場変調装置４０は、外部磁場を生成するための磁力源、例えば永久磁石、または電磁石を備える。
【００２５】
磁場変調装置４０は、例えば、素子ベッド３０に与える磁場を周期的に変化させるように、回転子に装着された永久磁石によって提供される。また、永久磁石を固定して、素子ベッド３０を周期的に移動させてもよい。磁場変調装置４０は、素子ベッド３０と磁力源との距離を周期的に変化させるために、素子ベッド３０と磁力源との間の距離を相対的に変化させる機構によって提供できる。磁場変調装置４０は、例えば、ＭＣＥ素子３２と磁力源と相対的な移動を生じさせる。磁場変調装置４０は、例えば、素子ベッド３０の厚さ方向ＴＤに磁束を通過させる。
【００２６】
＜熱輸送装置＞
熱輸送装置５０は、ＭＣＥ素子３２に対する熱輸送媒体３３の相対的な移動を生じさせる。熱輸送装置５０は、ＭＣＥ素子３２が放熱または吸熱する熱を輸送するための熱輸送媒体を流すための流体機器を備える。熱輸送装置５０は、ＭＣＥ素子３２と熱交換する熱輸送媒体をＭＣＥ素子３２に沿って流す装置である。熱輸送装置５０は、ＭＣＥ素子３２によって低温端３４と高温端３５とを生成するように、ＭＣＥ素子３２と熱輸送媒体３３との相対的な変位を生じさせる。この相対的な変位は、ＭＣＥ素子３２に対する熱輸送媒体３３の往復流によって提供される。熱輸送装置５０は、ＭＣＥ素子３２の移動、または熱輸送媒体３３の流れによって提供される。
【００２７】
これら素子ベッド３０、磁場変調装置４０、および熱輸送装置５０の説明として、特許文献に列挙した先行技術文献の記載を参照により導入する。
【００２８】
＜無効化装置＞
ＭＨＰ装置２０は、無効化装置６０を備える。無効化装置６０は、複数の部分素子３２ｎのうち、端部からの一部を磁気熱量効果に関して無効化する。無効化装置６０は、長さ方向ＬＤにおける端部素子が占める長さを連続的に調節してもよい。また、無効化装置６０は、複数の部分素子３２ｎのそれぞれの有効または無効を少なくとも切り換えてもよい。端部からの一部は、長さ方向ＬＤに沿って端部から所定長さの範囲、またはｎ個の部分素子３２ｎを示す。無効化装置６０は、この実施形態では、流れ制御装置とも呼ばれる。
【００２９】
無効化装置６０は、複数の部分素子３２ｎのうち、端部に配置された端部素子における熱輸送媒体３３の流れを絞る絞り装置６１、６２によって提供されている。無効化装置６０は、熱輸送媒体３３の流れ方向における流路断面積を調節する。無効化装置６０は、容器３１とＭＣＥ素子３２とが提供する流路としての断面積（流路断面積）を、少なくとも第１断面積と、この第１断面積より小さい第２断面積とに調節する。無効化装置６０は、熱輸送媒体３３の流れの断面積を、第１断面積、および第１断面積より小さい第２断面積の間で切り換える。さらに、無効化装置６０は、熱輸送媒体３３の流れの断面積を、第１断面積、および第１断面積より小さい第２断面積を含む範囲で連続的に調節可能である。
【００３０】
第１断面積においては、第１断面積を提供するＭＣＥ素子３２の全体が熱交換に関与する。第１断面積は、ＭＣＥ素子３２が設計上意図された大きい熱的な仕事をするために必要な流路断面積に相当する。第１断面積は、例えば、ＭＣＥ素子３２が提供する全流路断面積に相当する。第１断面積は、多くのＭＣＥ素子３２と熱交換するための太い流れを生成する。
【００３１】
一方で、第２断面積においては、第２断面積を提供する一部のＭＣＥ素子３２だけが熱交換に関与する。第２断面積は、流路断面積において第１断面積より小さい。第２断面積は、全流路断面積の全部ではない。第２断面積は、ＭＣＥ素子３２が提供できる全流路断面積の一部だけに相当する。第２断面積は、第１断面積よりも細く速い流れを生成する。第１断面積は、一部のＭＣＥ素子３２だけと熱交換するための細く速い流れを生成する。
【００３２】
さらに、第２断面積は、熱輸送媒体３３の流れ方向（長さ方向ＬＤ）に沿って、一部のＭＣＥ素子３２だけにわたって維持される。第２断面積は、例えば、少なくともひとつの部分素子３２ｎの長さにわたって維持される。第２断面積は、例えば、複数の部分素子３２ｎの一部だけにわたって維持される。第２断面積は、例えば、少なくとも端部素子にわたって維持される。具体的に、第２断面積は、少なくとも低温端素子３２Ｌにわたって維持される。具体的に、第２断面積は、少なくとも高温端素子３２Ｈにわたって維持される。第１断面積よりも小さい第２断面積は、実質的に端部素子を貫通して流れる。言い換えると、第２断面積は、端部素子と実質的に熱交換することなく、次の部分素子まで流れる。
【００３３】
無効化装置６０により提供される流路断面積が第２断面積であるとき、例えば、少なくとも低温端素子３２Ｌを貫通するような、細く速い流れが生成される。無効化装置６０により提供される流路断面積が第２断面積であるとき、例えば、少なくとも高温端素子３２Ｈを貫通するような、細く速い流れが生成される。細く速い流れは、流路断面積の全部ではない一部だけの太さを有する。細く速い流れは、その細い流れにおいて、所定の流量を得るために必要な流速である。無効化装置６０により提供される流路断面積が第２断面積であるときの流速は、無効化装置６０により提供される流路断面積が第１断面積であるときの流速より速い。
【００３４】
このように、無効化装置６０は、複数の部分素子３２ｎの一部を貫通する流れを生成することにより、ＭＣＥ素子３２のうち、有効に利用される範囲を調節する。無効化装置６０は、第１断面積によって複数の部分素子３２ｎの全体を有効に利用する場合と、第２断面積によって複数の部分素子３２ｎの端部素子（低温端素子３２Ｌ、および／または高温端素子３２Ｈ）を利用することなく、残部の部分素子３２ｎを有効に利用する場合とを提供する。
【００３５】
無効化装置６０は、絞り装置６１、６２を備える。素子ベッド３０は、低温端３４に絞り装置６１を備える。絞り装置６１は、低温端素子３２Ｌの端に配置されている。素子ベッド３０は、高温端３５に絞り装置６２を備える。絞り装置６２は、高温端素子３２Ｈの端に配置されている。絞り装置６１、６２は、可変絞り装置によって提供することができる。
【００３６】
＜温度調節機器＞
空調装置１０は、ＭＨＰ装置２０によって得られた低温ＴＬを輸送する低温系統（ＣＳ）７１を備える。低温系統７１は、ＭＨＰ装置２０によって得られた低温を利用する熱機器でもある。ＭＨＰ装置２０は、ＭＨＰ装置２０によって得られた高温ＴＨを輸送する高温系統（ＨＳ）７２を備える。高温系統７２は、ＭＨＰ装置２０によって得られた高温を利用する熱機器でもある。低温系統７１と高温系統７２とは、熱輸送媒体３３を一次媒体とし、この一次媒体と二次媒体との間の熱交換を提供する熱交換器を備えることができる。低温系統７１は、低温端３４に熱を持ち込み、低温端３４を加熱する機器でもある。高温系統７２は、高温端３５から熱を持ち去り、高温端３５を冷却する機器でもある。低温系統７１と、高温系統７２とは、空調装置１０における温度調節機器７０を提供している。
【００３７】
＜制御装置＞
空調装置１０は、制御装置（ＣＮＴ）８０を備える。制御装置８０は、磁場変調装置４０および熱輸送装置５０などの空調装置１０の機器を制御する。制御装置８０は、無効化装置６０を制御する。制御装置８０は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置８０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とを有する。制御装置８０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する非遷移的実体的記憶媒体である。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８０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８０によって実行されることによって、制御装置８０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８０を機能させる。
【００３８】
空調装置１０は、制御装置８０とともに制御システムを提供する複数のセンサ９０を備える。複数のセンサ９０は、空調装置１０としての目標温度を設定するための温度設定器を含む。複数のセンサ９０は、空調装置１０が機能することを求められる環境条件を検出するための複数のセンサを含む。複数のセンサ９０は、例えば、室外の温度を検出する室外温度センサ、および室内の温度を検出する室内温度センサなどを備える。複数のセンサ９０は、ＭＨＰ装置２０の運転状態を検出する複数のセンサを含む。複数のセンサ９０は、低温端３４における熱輸送媒体３３の温度を検出する温度センサ、高温端３５における熱輸送媒体３３の温度を検出する温度センサなどを含む。なお、低温端３４における熱輸送媒体３３の温度は、低温温度ＴＬと呼ばれることがある。高温端３５における熱輸送媒体３３の温度は、高温温度ＴＨと呼ばれることがある。制御装置８０は、温度を電気的に検出し、温度に応じて絞り装置６１、６２の断面積を調節する電気的な制御装置を提供する。
【００３９】
＜作動＞
図２は、ＭＨＰ装置２０の作動の一例を示すフローチャートである。制御処理１８１は、制御装置８０によって実行される。制御処理１８１は、端部素子の磁気熱量効果の要否に応じて、無効化装置６０を制御することにより、端部素子の有効または無効を制御する。すなわち、制御処理１８１は、端部素子の磁気熱量効果が必要である場合には、無効化装置６０を制御することにより、端部素子の磁気熱量効果を有効にする。逆に、制御処理１８１は、端部素子の磁気熱量効果が不要である場合には、無効化装置６０を制御することにより、端部素子の磁気熱量効果を無効にする。制御処理１８１は、磁気熱量効果に求められる熱的条件を満たしながら、磁場変調装置４０および熱輸送装置５０における消費動力を抑制するように、無効化装置６０を制御する。具体的には、制御処理１８１は、期待される低温および／または高温を、ＭＨＰ装置２０から得ながら、磁場変調装置４０および熱輸送装置５０における消費動力を抑制するように、可能な限り多くの端部素子を無効化するように無効化装置６０を制御する。制御処理１８１は、ＭＣＥ素子３２に求められる出力温度を満たすように端部素子の磁気熱量効果の要否を決定する。具体的には、低温端３４に関して、低温端３４の熱輸送媒体３３の温度が目標とする温度を下回り、条件を満たすように、低温端素子３２Ｌの要否が決定される。また、高温端３５に関して、高温端３５の熱輸送媒体３３の温度が目標とする温度を上回り、条件を満たすように、高温端素子３２Ｈの要否が決定される。
【００４０】
ステップ１８２では、空調装置１０としての目標温度を設定する。目標温度は、センサ９０から入力される。ステップ１８３では、環境条件を検出する。環境条件には、ＭＨＰ装置２０が機能するための複数の検出信号が含まれる。代表的に、環境条件は、外気温度、および室内温度などを含む。ステップ１８４では、環境の熱負荷の下において、空調装置１０の目標温度を提供できる低温端３４の低温温度と、高温端３５の高温温度とが設定される。ここでは、例えば、ＭＨＰ装置２０がＡＭＲサイクルとして機能し、冷房用途に利用される場合には、低温端３４の低温温度が室温を下回ることが必要である。また、冷房用途に利用される場合に、高温端３５の高温温度は、外気に放熱できるように、外気を上回ることが必要である。
【００４１】
ステップ１８５では、低温温度および高温温度から、ＡＭＲサイクルとして機能させる複数の部分素子３２ｎの範囲を算出する。カスケード接続された複数の部分素子３２ｎは、高い磁気熱量効果を発揮する高効率温度帯が連続的に並べられている。よって、低温温度と高温温度とを出力できるように、必要最小限の部分素子３２ｎを算出することができる。機能させる素子範囲は、すべての部分素子３２ｎである場合がある。また、機能させる素子範囲は、低温端素子３２Ｌおよび／または高温端素子３２Ｈを除く残りの部分素子３２ｎである場合がある。
【００４２】
ステップ１８６では、ＡＭＲサイクルとして機能させる素子範囲から、絞り装置６１、５２の絞り開度Ｏｐｎが算出される。ステップ１８６は、関数、またはマップによって提供することができる。
【００４３】
図３は、ＡＭＲサイクルとして機能させる素子範囲から、絞り装置６１、６２の絞り開度Ｏｐｎを算出する特性ｆＬ、ｆＨの一例である。ＡＭＲサイクルとして機能させる素子範囲は、低温温度ＴＬおよび高温温度ＴＨによって示されている。特性は、絞り開度Ｏｐｎと、ＡＭＲサイクルとして活性化された部分素子３２ｎの列とを観測することにより求めることができる。絞り装置６１、６２は、最大開度Ｄｍａｘから最小開度Ｄｍｉｎにわたって連続的に開度を調節可能である。絞り装置６１、６２は、最大開度Ｄｍａｘにおいてすべての部分素子３２ｎをＡＭＲサイクルとして有効化する。絞り装置６１、６２は、最小開度Ｄｍｉｎにおいて端部素子をＡＭＲサイクルとして無効化する。
【００４４】
絞り装置６１、６２が連動する場合、絞り装置６１、６２が最大開度Ｄｍａｘであるとき、低温端３４は温度ＴＬ１であり、高温端３５は温度ＴＨ１である。絞り装置６１、６２が最小開度Ｄｍｉｎであるとき、低温端３４は温度ＴＬ２であり、高温端３５は温度ＴＨ２である。低温端３４において目標温度ＴＬｘが求められる場合、絞り装置６１、６２は、目標開度Ｄｘに制御される。代替的に、高温端３５において目標温度ＴＨｘが求められる場合、絞り装置６１、６２は、目標開度Ｄｘに制御される。絞り装置６１、６２によって絞られ、細く速い流れになった熱輸送媒体３３は、端部素子と熱交換することなく、端部から遠く離れた部分素子３２ｎに到達する。例えば、これにより、端部素子を除く残りの部分素子３２ｎの列が活性化される。絞り装置６１と絞り装置６２とは、互いに独立して絞り開度を調節してもよい。
【００４５】
図２に戻り、ステップ１８７では、磁場変調装置４０が磁場変動を供給するように制御される。磁場変調装置４０は、所定の周期で、磁場を変動させる。ステップ１８８では、熱輸送装置５０が熱輸送媒体３３の往復流を供給するように制御される。往復流は、磁場変動と同期している。ステップ１８９では、絞り装置６１、６２の絞り開度を調節する。なお、複数の部分素子３２ｎのうち、多くの部分素子３２ｎは、規定の周期および振幅の往復流によってＡＭＲサイクルとして活性化される。低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈを含む端部素子だけが、絞り装置６１、６２によって生成される細く速い流れによって、ＡＭＲサイクルとして無効化される。熱輸送媒体３３の細く速い流れは、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈとほとんど熱交換しない。言い換えると、熱輸送媒体３３の細く速い流れは、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈを無効化する。この結果、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈを除く残りの部分素子３２ｎがＡＭＲサイクルとして機能する。
【００４６】
ステップ１８５における処理は、例えば、負荷が小さい春期、秋期には、あＭＲサイクルとして活性化される部分素子３２ｎの数を減らす。活性化される部分素子３２ｎの数は、負荷が大きい夏季、冬季における数より少ない。これにより、負荷が小さい春期、秋期には、第２断面積によって一部の部分素子３２ｎだけをＡＭＲサイクルとして運転することによって小さい温度差を比較的少ない消費動力によって提供する。この実施形態では、磁場変調装置４０および熱輸送装置５０の消費動力が抑制される。負荷が大きい夏季、冬季には、第１断面積によって全ての部分素子３２ｎをＡＭＲサイクルとして運転することによって、求められる温度差を提供する。春季および秋季の消費動力は、夏季および冬季の消費動力と比べて、多くの場合、抑制される。この実施形態では、多様に変動する負荷に応じて要求される温度差に応じて、必要動力を抑制するように、カスケード接続された複数の部分素子３２ｎのうちの有効に反応する範囲が調節される。
【００４７】
図４は、ＭＨＰ装置２０の作動状態を示すグラフである。横軸は、ＭＣＥ素子３２の長さ方向ＬＤにおける長さＬ（ｍ）を示す。縦軸は、温度ＴＥＭＰ（℃）を示す。無効化装置６０が第１断面積（最大絞り開度Ｄｍａｘ）を提供する場合、複数の部分素子３２ｎの全体がＡＭＲサイクルとして運転される。ＭＨＰ装置２０が磁気熱量効果を発揮して、安定的に運転されている状態において、低温端３４と高温端３５との間には、設計時において計画された所定の温度差（定常温度差）が表れる。このとき、低温端３４の温度ＴＬは、ＴＬ１である。温度ＴＬ１は、外界からの熱流入によって、低温端素子３２Ｌの温度よりやや高い。一方、高温端３５の温度ＴＨは、ＴＨ１である。温度ＴＨ１は、外界への放熱によって、高温端素子３２Ｈの温度よりやや低い。
【００４８】
無効化装置６０が第２断面積（最小絞り開度Ｄｍｉｎ）を提供する場合、低温端素子３２Ｌと、高温端素子３２Ｈとが無効化される。よって、低温端素子３２Ｌと高温端素子３２Ｈとを除く残りの部分素子３２ｎがＡＭＲサイクルとして運転される。このとき、低温端３４の温度ＴＬは、ＴＬ２である。温度ＴＬ２は、外界からの熱流入によって、低温端素子３２Ｌからｎ番目の部分素子３２（Ｌ＋ｎ）の温度よりやや高い。一方、高温端３５の温度ＴＨは、ＴＨ２である。温度ＴＨ２は、外界への放熱によって、高温端素子３２Ｈからｎ番目の部分素子３２（Ｈ−ｎ）の温度よりやや低い。
【００４９】
図５および図６は、カスケード接続された複数の部分素子３２ｎの全体がＡＭＲサイクルとして活性化される状態、言い換えると、磁気熱量効果的に反応している状態を示す。これらの状態では、素子ベッド３０内におけるすべての部分素子３２ｎが利用されており、すべての部分素子３２ｎから熱的な出力が取り出されている。複数の矢印は、熱輸送媒体３３の流れを示す。絞り装置６１および絞り装置６２は、全開状態に制御されている。
【００５０】
複数の部分素子３２ｎが提供する流路断面積は、容器３１内に分散している。複数の部分素子３２ｎが提供する流路断面積の合計は、流路断面積Ｔ３１として、模式的に図示されている。運転中において、熱輸送装置５０は、正方向の流れＦＷＤと、逆方向の流れＲＶＳとを交互に繰り返すことによって、往復流を生成している。このとき、往復流は、流路断面積Ｔ３１の全体を使って流れている。この流れは、全体流ＷＨＦと呼ばれる。全体流ＷＨＦは、第１断面積の太く遅い流れである。
【００５１】
図７および図８は、カスケード接続された複数の部分素子３２ｎの一部だけがＡＭＲサイクルとして機能している状態を示す。絞り装置６１、６２によって制限された流路断面積は、流路断面積Ｐ３１として、模式的に図示されている。これらの状態では、素子ベッド３０内における端部素子を除く残りの部分素子３２ｎが活性化されている。この実施形態では、低温端素子３２Ｌと、高温端素子３２Ｈとを除く残りの部分素子３２ｎが利用されている。言い換えると、両端を除く中央部の部分素子３２ｎだけが利用されている。利用されない低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈは、絞り装置６１、６２が提供する細く速い流れによって特定されている。絞り装置６１および絞り装置６２は、絞り状態に制御されている。
【００５２】
図７において、絞り装置６１は、正方向の流れＦＷＤを絞る。絞られた部分流ＰＴＦは、低温端素子３２Ｌの一部だけと熱交換しながら流れる。しかも、部分流ＰＴＦは、全体流ＷＴＦより細く速い。よって、低温端素子３２Ｌと部分流ＰＴＦとの間では、十分な熱交換が得られない。部分流ＰＴＦは、第１断面積より小さい第２断面積を有する。部分流ＰＴＦは、低温端素子３２Ｌの中を突き抜けるように流れる。絞り装置６１の出口側において、絞り装置６２に近接している陰となる領域は死流域となる。
【００５３】
部分流ＰＴＦは、２つめの部分素子３２ｎに到達するころには、拡散する。この流れは、拡散流ＥＸＦを生じる。低温端素子３２Ｌの次の部分素子３２ｎにおいて、熱輸送媒体３３は、全体流ＷＨＦとなって流れる。この結果、部分素子３２ｎから熱的な出力が得られる。
【００５４】
部分素子３２ｎにおける全体流ＷＨＦは、絞り装置６２に向けて徐々に絞られる。特に、高温端素子３２Ｈにおいて、熱輸送媒体３３の流れが縮流ＣＴＦとなる。縮流ＣＴＦとなった熱輸送媒体３３は、高温端素子３２Ｈと十分に熱交換することなく、絞り装置６２から流出する。絞り装置６２の入口側においても、絞り装置６２に近接している陰の領域は死流域となる。
【００５５】
図８において、絞り装置６２は、逆方向の流れＲＶＳを絞る。絞られた部分流ＰＴＦは、高温端素子３２Ｈの一部だけと熱交換しながら流れる。しかも、部分流ＰＴＦは、全体流ＷＴＦより細く速い。よって、高温端素子３２Ｈと部分流ＰＴＦとの間では、十分な熱交換が得られない。部分流ＰＴＦは、第１断面積より小さい第２断面積を有する。部分流ＰＴＦは、高温端素子３２Ｈの中を突き抜ける。
【００５６】
部分流ＰＴＦは、２つめの部分素子３２ｎに到達するころには、拡散する。この流れは、拡散流ＥＸＦを生じる。低温端素子３２Ｌの次の部分素子３２ｎにおいて、熱輸送媒体３３は、全体流ＷＨＦとなって流れる。この結果、部分素子３２ｎから熱的な出力が得られる。
【００５７】
部分素子３２ｎにおける全体流ＷＨＦは、絞り装置６１に向けて徐々に絞られる。特に、低温端素子３２Ｌにおいて、熱輸送媒体３３の流れが縮流ＣＴＦとなる。縮流ＣＴＦとなった熱輸送媒体３３は、低温端素子３２Ｌと十分に熱交換することなく、絞り装置６１から流出する。
【００５８】
図７および図８に図示されるように、絞り装置６１、６２は、端部における熱輸送媒体３３の流れを絞る。この結果、絞り装置６１、６２は、複数の部分素子３２ｎのうち、端部素子を含む部分素子を実質的に無効化する。言い換えると、絞り装置６１、６２によって熱輸送媒体３３の流れが絞られることによって、ＭＣＥ素子３２の有効範囲が調節される。
【００５９】
この実施形態によると、低温端３４の熱輸送媒体３３は、低温端素子３２Ｌを突き抜けて、ｎ番目の部分素子３２（Ｌ＋ｎ）にほぼ直接的に供給される。このため、部分素子３２（Ｌ＋ｎ）が磁気熱量効果を発揮する高効率温度帯と、熱輸送媒体３３の温度とが近づけられる。この結果、部分素子３２（Ｌ＋ｎ）が高い磁気熱量効果を発揮する。高温端３５の熱輸送媒体３３は、高温端素子３２Ｈを突き抜けて、ｎ番目の部分素子３２（Ｈ−ｎ）にほぼ直接的に供給される。このため、部分素子３２（Ｈ−ｎ）が磁気熱量効果を発揮する高効率温度帯と、熱輸送媒体３３の温度とが近づけられる。この結果、部分素子３２（Ｈ−ｎ）が高い磁気熱量効果を発揮する。
【００６０】
この実施形態によると、素子ベッド３０の中における流路断面積を調節することで、カスケード接続された複数の部分素子３２ｎのうち、端部素子のいくつかを無効化することができる。この結果、狭い温度差において、残りの部分素子３２ｎを運転することができる。この結果、全ての部分素子３２ｎを利用する場合に比べて、高い効率でＡＭＲサイクルを運転することができる。
【００６１】
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、低温端３４に絞り装置６１を設け、高温端３５に絞り装置６２を設けている。これに代えて、この実施形態では、２つの部分素子３２ｎの間にも絞り装置２６３、２６４を配置している。
【００６２】
図９は、この実施形態の空調装置１０を示す。無効化装置６０は、端部素子である低温端素子３２Ｌと、隣の部分素子３２ｎとの間に絞り装置２６３を有する。無効化装置６０は、有効と無効とが切り換えられる端部素子である低温端素子３２Ｌの両側に絞り装置６１、２６３を備える。絞り装置６１と、絞り装置２６３とは、低温端側の絞り装置対を提供する。
【００６３】
無効化装置６０は、端部素子である高温端素子３２Ｈと、隣の部分素子３２ｎとの間に絞り装置２６４を有する。無効化装置６０は、有効と無効とが切り換えられる端部素子である高温端素子３２Ｈの両側に絞り装置６２、２６４備える。絞り装置６２と、絞り装置２６４とは、高温端側の絞り装置対を提供する。
【００６４】
図１０は、フィローチャートを示す。この実施形態では、絞り装置６１、２６３、６２、２６４は、２段階に切り換えられる。ステップ２８５では、ＡＭＲサイクルとして活性化する素子範囲を選択する。選択された素子範囲が、複数の部分素子３２ｎの全部である場合、ステップ２８６ａへ進む。ステップ２８６ａでは、絞り装置６１、２６３、６２、２６４は、第１開度、すなわち最大開度Ｄｍａｘに制御される。選択された素子範囲が、複数の部分素子３２ｎの一部である場合、ステップ２８６ｂへ進む。ステップ２８６ｂでは、絞り装置６１、２６３、６２、２６４は、第２開度、すなわち最小開度Ｄｍｉｎに制御される。
【００６５】
図１１は、ＭＨＰ装置２０の作動状態を示すグラフである。この実施形態によると、端部素子の有効または無効が切り換えられる。
【００６６】
図１２および図１３は、絞り装置対の作動の一例を示す。この実施形態では、対をなす絞り装置が、互いに連動する。このため、２つの絞り装置の間に配置された部分素子における流れが制御されやすい。例えば、絞り装置６１と絞り装置２６３とを第２断面積に制御することにより、低温端素子３２Ｌにおいて部分流ＰＴＦを確実に提供することができる。同様に、絞り装置６２と絞り装置２６４とを第２断面積に制御することにより、高温端素子３２Ｈにおいて部分流ＰＴＦを確実に提供することができる。なお、絞り装置６１、６２、２６３、２６４は、第１断面積に制御されることにより、複数の部分素子３２ｎの全体にわたって全体流ＷＨＦを提供する。
【００６７】
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、絞り装置６１、６２、２６３、２６４は、往復流に同期してない。これに代えて、無効化装置６０は、往復流に同期して第１断面積と第２断面積とを切り換えてもよい。
【００６８】
図１４および図１５は、絞り装置対の作動の一例を示す。この実施形態では、無効化装置６０は、低温端素子３２Ｌのために、絞り装置３６１と絞り装置３６３とを有する。無効化装置６０は、高温端素子３２Ｈのために、絞り装置３６２と絞り装置３６４とを有する。これら絞り装置３６１、３６３、３６２、３６４は、図１１と図１２とに描き分けられるように、流れ方向に同期して絞り開度が切り換えられている。
【００６９】
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、無効化装置６０は、絞りのみを備えている。これに代えて、無効化装置６０は、無効化される端部素子に流れを案内する案内部材を備えていてもよい。
【００７０】
図１６および図１７は、低温端３４における無効化装置６０を示している。無効化装置６０は、絞り装置６１に加えて案内部材４６５を有する。案内部材４６５は、熱輸送媒体３３の流れを案内する壁を提供する。案内部材４６５は、筒状の部材によって提供されている。案内部材４６５は、低温端素子３２Ｌの中に埋設されている。案内部材４６５は、案内部材４６５の中に、第２断面積に相当する流路断面積を有している。案内部材４６５は、絞り装置６１が提供する第２断面積の延長上に連通するように位置付けられている。絞り装置６１が第１断面積を提供する場合、案内部材４６５の内側と外側との両方を熱輸送媒体３３が流れる。一方、絞り装置６１が第２断面積を提供する場合、案内部材４６５の内側を熱輸送媒体３３が流れる。絞り装置６１が案内部材４６５の一端に連通する絞りを提供することにより、案内部材４６５の周囲を死流域とする往復流が提供される。
【００７１】
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。上記実施形態では、無効化装置６０は、制御装置８０によって制御されている。これに代えて、無効化装置６０は、感温素子によって制御されてもよい。
【００７２】
図１８は、この実施形態のブロック図を示す。無効化装置６０は、絞り装置６１、６２を駆動するための感温素子５６６、５６７を備える。感温素子５６６、５６７は、温度に応じ体積変化する感温部材によって絞り装置６１、６２の断面積を調節する。感温部材として、液体または固体の体積変化を利用するサーモワックス、または封入されているガスの圧力変化を利用する感温筒を利用可能である。感温素子５６６、５６７は、負荷を示す温度を検出するように配置される。
【００７３】
低温端３４における絞りを調節する感温素子５６６は、低温端３４に加えられる負荷を検出する。空調装置の場合、例えば、感温素子５６６は、冷却用熱交換器の温度が高い場合に、絞り装置６１の絞りを第１面積から第２面積に変化させる。これにより、冷却用熱交換器の負荷が過度に大きい場合に、ＭＨＰ装置２０の動力消費が抑制される。空調装置の場合、例えば、感温素子５６６は、加熱用熱交換器の温度が低い場合に、絞り装置６２の絞りを第１面積から第２面積に変化させる。これにより、加熱用熱交換器の負荷が過度に大きい場合に、ＭＨＰ装置２０の動力消費が抑制される。
【００７４】
第６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、熱輸送媒体３３の流れを制御することにより、一部の部分素子３２ｎを有効、無効に切り換えている。これに代えて、磁力源を無効化する磁場抑制装置によって、一部の部分素子３２ｎをＡＭＲサイクルとして有効、または無効に切り換えてもよい。
【００７５】
図１９および図２０は、磁場変調装置４０の第１磁力源６４１および第２磁力源６４２と、複数の部分素子３２ｎとの関係を示している。磁場変調装置４０は、複数の部分素子３２ｎに対して外部磁場を与える第１磁力源６４１および第２磁力源６４２を有する。第１磁力源６４１は、端部素子である低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈを除く複数の部分素子３２ｎに外部磁場を与える。第２磁力源６４２は、端部素子である低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈに外部磁場を与える。複数の磁力源と複数の部分素子３２ｎとは、相対的に移動することによって磁場を周期的に変動させている。
【００７６】
第１磁力源６４１は、複数の部分素子３２ｎに対して相対的に移動する。第２磁力源６４２も、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈに対して相対的に移動する。こうして、磁場の周期的な変動が提供されている。さらに、第２磁力源６４２は、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈに与える磁場を非周期的に変化させることができる。第２磁力源６４２は、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈに与える磁場を定常的に、連続して弱くするか、またはゼロにすることができる。第２磁力源６４２は、第１磁力源６４１に対しても移動可能である。
【００７７】
磁場変調装置４０は、第２磁力源６４２それ自身が低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈに与える磁場を調節するアクチュエータ６６８（ＡＣＴ）を備える。これにより、制御装置８０は、第１磁力源６４１から複数の部分素子３２ｎに与えられる磁場を周期的に変動さえながら、第２磁力源６４２から低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈに与えられる磁場を弱め、または周期的な変動をゼロにすることができる。この結果、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈは、ＡＭＲサイクルとしての機能を失い、無効化される。
【００７８】
磁力源６４１、６４２は、規定の磁気ギャップＧｎを介して複数の部分素子３２ｎと対向する。例えば、第１磁力源６４１は、規定の磁気ギャップＧｎを介して対向することがある。一方、第２磁力源６４２は、規定の磁気ギャップＧｎと、拡大された広い磁気ギャップＧｗとの間を移動可能である。アクチュエータ６６８は、第２磁力源６４２を移動させる。第２磁力源６４２が規定の磁気ギャップＧｎを提供するとき、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈは、ＡＭＲサイクルとして有効である。一方、第２磁力源６４２が広い磁気ギャップＧｗを提供するとき、低温端素子３２Ｌおよび高温端素子３２Ｈは、ＡＭＲサイクルとして無効である。
【００７９】
この実施形態によると、無効化装置６０としてのアクチュエータ６６８によって、複数の部分素子３２ｎのうちの一部の部分素子３２ｎの有効、無効を切り換えることができる。よって、負荷に応じた熱出力を提供するように、ＭＨＰ装置２０を運転することができる。
【００８０】
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに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。
【００８１】
上記実施形態では、無効化装置６０は、可変絞り装置によって提供される。これに代えて、無効化装置６０は、複数の弁によって提供されてもよい。無効化装置６０は、複数の弁の合計開口面積によって全流路断面積を提供するように構成することができる。この場合、集中的に配置された一部の弁を開弁させることにより、細く速い流れを生成することができる。
【００８２】
上記実施形態では、ＭＣＥ素子３２は、複数の粒の集合体として図示されている。これに代えて、ＭＣＥ素子３２は、板状の成形体と、成形体が提供する流路とによって提供されてもよい。流路は、例えば、マイクロチャンネルと呼ばれている。この場合、第１断面積は、すべてにマイクロチャンネルの集合によって提供される。第２断面積は、一部のマイクロチャンネルだけによって提供されてもよい。例えば、第１断面積を１０個のマイクロチャンネルによって提供し、第２断面積を２個のマイクロチャンネルによって提供することができる。
【００８３】
上記実施形態では、無効化装置６０は、第１断面積と、第２断面積とを提供する。これに代えて、無効化装置６０は、さらに多くの多段階、または無段階に流路断面積を調節してもよい。例えば、無効化装置６０は、流路断面積を無段階に調節してもよい。また、低温端３４および／または高温端３５における熱輸送媒体３３の温度を目標温度とするように、所定の数の部分素子を突き抜けるように流路断面積を調節してもよい。
【００８４】
上記実施形態では、低温端３４は絞り装置６１を備え、高温端３５は絞り装置６２を備える。これに代えて、低温端３４だけに絞り装置６１を設けてもよい。また、高温端３５だけに絞り装置６２を設けてもよい。無効化装置６０の配置は、負荷、用途などに応じて設定することができる。例えば、高温端の温度が常温から離れている場合には、高温端３５だけに絞り装置６２を設けることができる。絞り装置６２は、起動時において高温端素子３２Ｈを突き抜けて、２つめ以上に離れた部分素子３２ｎに起動時の熱輸送媒体３３を供給することができる。逆に、低温端の温度が常温から離れている場合には、低温端３４だけに絞り装置６１を設けることができる。絞り装置６１は、起動時において低温端素子３２Ｌを突き抜けて、２つめ以上に離れた部分素子３２ｎに起動時の熱輸送媒体３３を供給することができる。
【００８５】
上記実施形態では、低温端３４と、高温端３５とにおける流路断面積は、対称である。これに代えて、低温端３４と高温端３５とにおける流路断面積の比率は、非対称に設定されてもよい。例えば、低温端３４における流路断面積を、高温端３５における流路断面積より小さく、または大きくしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０  空調装置、  ２０  ＭＨＰ装置、  ３０  素子ベッド、
３１  容器、  ３２  ＭＣＥ素子、  ３２ｎ  部分素子、
３２Ｌ  低温端素子、  ３２Ｈ  高温端素子。
【００８７】
３３  熱輸送媒体、  ３４  低温端、  ３５  高温端、
４０  磁場変調装置、  ５０  熱輸送装置、
６０  無効化装置、  ６１、６２  絞り装置、
７０  温度調節機器、  ７１  低温系統、  ７２  高温系統、
８０  制御装置、
２６３、２６４  絞り装置、
３６１、３６２、３６３、３６４  絞り装置、
４６５  案内部材、
５６６、５６７  感温素子、
６４１  第１磁力源、  ６４２  第２磁力源、
６６８  アクチュエータ。
【図１】
2019120418.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019120418.tif 000005
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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