(57)【要約】【課題】比表面積を高めつつ熱輸送液体の流れを均一化することで、熱交換の高効率化を図ることが可能な磁気熱量材料を提供する。【解決手段】磁気熱量効果を有するＭＣＭ１２は、螺旋状に巻かれた線材１２２を含む螺旋体１２１を備え、螺旋体１２１は、螺旋体１２１の軸方向に沿って螺旋体１２１を貫通する第１の通孔１２３を有している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量効果を有する磁気熱量材料であって、
螺旋状に巻かれた線材を含む螺旋体を備え、
前記螺旋体は、前記螺旋体の軸方向に沿って前記螺旋体を貫通する第１の通孔を有する磁気熱量材料。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気熱量材料であって、
前記磁気熱量材料は、前記線材において前記軸方向に隣り合う部分が相互に接触していることで筒形状を有している磁気熱量材料。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気熱量材料であって、
前記磁気熱量材料は、複数の前記螺旋体を備え、
複数の前記螺旋体の前記線材は、相互に並べられた状態で螺旋状に巻かれている磁気熱量材料。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気熱量材料であって、
前記磁気熱量材料は、前記軸方向に隣り合う前記線材が相互に接触していることで筒形状を有している磁気熱量材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気熱量材料であって、
下記の（１）式を満たす磁気熱量材料。
０．１ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍ  …  （１）
但し、上記（１）式において、Ｄは前記線材の直径である。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の複数の磁気熱量材料を含む集合体と、
前記集合体を収容するケースと、を備え、
複数の前記磁気熱量材料は、前記軸方向と交差する方向に相互に重ねられている熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器であって、
前記ケースは、
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、前記軸方向とが実質的に一致している熱交換器。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の熱交換器であって、
前記集合体は、相互に隣接する前記磁気熱量材料に囲まれ、前記軸方向に沿って前記集合体を貫通する第２の通孔を有しており、
下記の（２）式を満たす熱交換器。
０．７５≦Ｓ２／Ｓ１≦１．５  …  （２）
但し、上記の（２）式において、Ｓ１は前記第１の通孔の断面積であり、Ｓ２は前記第２の通孔の断面積である。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の熱交換器と、
前記磁気熱量材料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印加装置と、
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、
前記磁場印加装置の動作に応じて、前記熱交換器から前記第１又は前記第２の外部熱交換器に流体を移動させるポンプと、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、磁気ヒートポンプ装置に用いられる磁気熱量材料、並びに、その磁気熱量材料を備えた熱交換器及び磁気ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
線状の形状を有する複数の磁気熱量材料と、複数の磁気熱量材料をその長手方向と交差する方向に相互に重ねて収容したケースと、を備えた熱交換器が知られている（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２０１３−６４５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の線状の磁気熱量材料は、比表面積を高めるために細い直径を有することが好ましい。しかしながら、こうした細径の線材は熱交換器のケース内に整列させて充填することが難しい。このため、ケース内に大きな流路が局所的に形成され、熱輸送液体の流れが不均一になってしまう場合がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、比表面積を高めつつ熱輸送液体の流れを均一化することで、熱交換の高効率化を図ることが可能な磁気熱量材料、並びに、それを備えた熱交換器、及び、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］本発明に係る磁気熱量材料は、磁気熱量効果を有する磁気熱量材料であって、螺旋状に巻かれた線材を含む螺旋体を備え、前記螺旋体は、前記螺旋体の軸方向に沿って前記螺旋体を貫通する第１の通孔を有する磁気熱量材料である。
【０００７】
［２］上記発明において、前記磁気熱量材料は、前記線材において前記軸方向に隣り合う部分が相互に接触していることで筒形状を有していてもよい。
【０００８】
［３］上記発明において、前記磁気熱量材料は、複数の前記螺旋体を備え、複数の前記螺旋体の前記線材は、相互に並べられた状態で螺旋状に巻かれていてもよい。
【０００９】
［４］上記発明において、前記磁気熱量材料は、前記軸方向に隣り合う前記線材が相互に接触していることで筒形状を有していてもよい。
【００１０】
［５］上記発明において、下記の（１）式を満たしてもよい。
０．１ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍ  …  （１）
但し、上記（１）式において、Ｄは前記線材の直径である。
【００１１】
［６］本発明に係る熱交換器は、上記の複数の磁気熱量材料を含む集合体と、前記集合体を収容するケースと、を備え、複数の前記磁気熱量材料は、前記軸方向と交差する方向に相互に重ねられている熱交換器である。
【００１２】
［７］上記発明において、前記ケースは、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、前記軸方向とが実質的に一致していてもよい。
【００１３】
［８］上記発明において、前記集合体は、相互に隣接する前記磁気熱量材料に囲まれ、前記軸方向に沿って前記集合体を貫通する第２の通孔を有しており、下記の（２）式を満たしてもよい。
０．７５≦Ｓ２／Ｓ１≦１．５  …  （２）
但し、上記の（１）式において、Ｓ１は前記第１の通孔の断面積であり、Ｓ２は前記第２の通孔の断面積である。
【００１４】
［９］本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、上記の熱交換器と、前記磁気熱量材料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印加装置と、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、前記磁場印加装置の動作に応じて、前記熱交換器から前記第１又は前記第２の外部熱交換器に流体を移動させるポンプと、を備えた磁気ヒートポンプ装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁気熱量材料は、螺旋状に巻かれた線材を含む螺旋体を備えている。このため、線材を細径化することで比表面積を高めることができる。一方で、磁気熱量材料自体の外径は、線材の直径よりも大きな螺旋体の外径となっているので、磁気熱量材料をケース内に容易に整列させることができ、熱輸送液体の流れの均一化を図ることができる。従って、本発明によれば、比表面積を高めつつ熱輸送液体の流れを均一化することで、熱交換の高効率化を図ることができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、螺旋体が軸方向に沿って貫通する第１の通孔を有している。このため、熱輸送液体の圧力損失の低減を図りつつ熱交換の高効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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熱交換器の延在方向に沿った断面図であり、図３のIV-IV線に沿った断面図である。
【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磁気熱量材料を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６のVII-VII線に沿った断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態における磁気熱量材料の変形例を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８のIX-IX線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、図８に示す磁気熱量材料を構成する複数の螺旋体のうちの一つを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０のXI-XI線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態における集合体の一部を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す集合体の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
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は本発実施形態におけるＭＣＭ熱交換器を示す図、図６及び図７は本実施形態における磁気熱量材料を示す図、図８〜図１１は本実施形態における磁気熱量材料の変形例を示す図、図１２及び図１３は本実施形態における集合体の一部を示す図である。
【００２０】
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、回転ポンプ７０と、配管８１〜８４と、切替弁９０と、を備えている。
【００２１】
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印加装置の一例に相当し、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回転ポンプ７０及び切替弁９０が本発明におけるポンプの一例に相当する。
【００２２】
第１のＭＣＭ熱交換器１０は、図３〜図５に示すように、チューブ状の複数のＭＣＭ１２からなる集合体１１と、当該集合体１１が収容された筒状のケース（容器）１３と、ケース１３の両端に接続された端末部材１７，１８と、を備えている。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】
本実施形態におけるＭＣＭ１２が本発明における磁気熱量材料の一例に相当し、本実施形態における集合体１１が本発明における集合体の一例に相当し、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する。
【００２４】
ＭＣＭ（Magnetocaloric Effect Material）１２は、磁気熱量効果を有する磁気熱量材料（磁気作業物質）である。このＭＣＭ１２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ＭＣＭ１２は発熱して温度が上昇する。一方、ＭＣＭ１２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ＭＣＭ１２は温度が低下して吸熱する。
【００２５】
本実施形態におけるＭＣＭ１２は、図６及び図７に示すように、一本の線材１２２を螺旋状に巻くことで形成された螺旋体１２１から構成されている。この螺旋体１２１は、当該螺旋体１２１の軸方向（図中のＹ方向）に沿って螺旋体１２１を貫通する第１の通孔１２３を有している。この螺旋体１２１のピッチＰは、線材１２２の直径Ｄと実質的に等しくなっており（Ｐ＝Ｄ）、螺旋状に巻かれた線材１２２において軸方向（図中のＹ方向）に相互に隣り合う任意の部分１２２ａ，１２２ｂが相互に接触している。すなわち、本実施形態では、ＭＣＭ１２の外周面に隙間が空かないように線材１２２が巻かれており、ＭＣＭ１２は全体として円筒形状を有している。なお、ＭＣＭ１２の形状は、筒状であれば、円筒状に特に限定されない。
【００２６】
線材１２２を構成する材料は、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を例示することができる。こうした線材１２２を構成する材料の具体例としては、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。
【００２７】
また、この線材１２２の直径Ｄは、特に限定されないが、下記の（３）式を満たしていることが好ましく、下記の（４）式を満たしていることがより好ましい。下記の（３）式又は（４）式を満たすことで、ＭＣＭ１２の比表面積を高めると共に、螺旋体１２１を形成する際に線材１２２を巻き易くすることができる。
０．１ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍ  …  （３）
０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．５ｍｍ  …  （４）
【００２８】
なお、ＭＣＭ１２の構成は特に上記に限定されない。例えば、図８及び図９に示すように、複数（本例では４つ）の螺旋体１２１Ａ〜１２４Ｂで一つのＭＣＭ１２を構成してもよい。この第１〜第４の螺旋体１２１Ａ〜１２１Ｄは、第１〜第４の線材１２２Ａ〜１２２Ｄが相互に並行に並べられた状態で螺旋状に巻かれることで形成されている。従って、第１〜第４の螺旋体１２１Ａ〜１２１Ｄは、同軸状に配置されており、第１の通孔１２３を共用している。
【００２９】
図１０〜図１１に示すように、第１の螺旋体１２１ＡのピッチＰ’は、第１の線材１２２Ａの直径Ｄの４倍となっている（Ｐ’＝４×Ｄ）。同様に、第２の螺旋体１２１ＢのピッチＰ’も第２の線材１２２Ｂの直径Ｄの４倍となっており（Ｐ’＝４×Ｄ）、第３の螺旋体１２１ＣのピッチＰ’も第３の線材１２２Ｃの直径Ｄの４倍となっており（Ｐ’＝４×Ｄ）、第４の螺旋体１２１ＤのピッチＰ’も第４の線材１２２Ｄの直径Ｄの４倍となっている（Ｐ’＝４×Ｄ）。このため、第１〜第４の螺旋体１２１Ａ〜１２１Ｄの軸方向（図中のＹ方向）に沿って隣り合う線材１２２Ａ〜１２２Ｄ同士が相互に接触しており、ＭＣＭ１２の外周面に隙間が空かないように線材１２２Ａ〜１２２Ｄが巻かれ、ＭＣＭ１２は全体として円筒形状を有している。
【００３０】
このように、複数の螺旋体１２１Ａ〜１２１ＤでＭＣＭ１２を構成することで、個々の螺旋体１２１Ａ〜１２１ＤのピッチＰ’が広がり、線材１２２Ａ〜１２２Ｄの曲率を小さくすることができる。このため、螺旋体１２１Ａ〜１２１Ｄを形成する際に線材１２２Ａ〜１２２Ｄを巻き易くすることができる。
【００３１】
図３〜図５、図１２及び図１３に示すように、集合体１１は、チューブ状のＭＣＭ１２を複数束ねることで構成されており、複数のＭＣＭ１２は、当該ＭＣＭ１２の長手方向（図中のＺ方向）に対して交差する方向に束ねられている（重ねられている）。換言すれば、ＭＣＭ１２の外周面同士が接触するように、複数のＭＣＭ１２が相互に隣接している。この際、上述のように、ＭＣＭ１２は円筒形状を有しているため、相互に隣接する３つのＭＣＭ１２の間に第２の通孔１１１が形成されている。すなわち、この第２の通孔１１１は、３つのＭＣＭ１２に囲まれることで形成されており、ＭＣＭ１２の長手方向（図中のＺ方向）に沿って集合体１１を貫通している。
【００３２】
特に限定されないが、本実施形態では、ＭＣＭ１２の第１の通孔１２３の断面積Ｓ１と集合体１１の第２の通孔１１１の断面積Ｓ２との関係が、下記の（５）式を満たしていることが好ましく、下記の（６）式を満たしていることがより好ましい。下記の（５）式又は（６）式を満たすことで、第１の通孔１２３と第２の通孔１１１が同じ程度の大きさとなるので、熱輸送液体の流れの均一化を一層図ることができる。
０．７５≦Ｓ２／Ｓ１≦１．５  …  （５）
０．８５≦Ｓ２／Ｓ１≦１．２  …  （６）
【００３３】
集合体１１を収容するケース１３は、図３〜図５に示すように、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。このケース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。
【００３４】
収容部１４は、ケース１３の底板を構成する底部１４１と、ケース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。
【００３５】
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、ケース１３が形成されている。
【００３６】
集合体１１は、ＭＣＭ１２の螺旋体１２１の軸方向（図中のＹ方向）と、ケース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、ケース１３内に収容されている。すなわち、第１及び第２の通孔１２３，１１１の延在方向がケース１３の軸方向と実質的に一致しており、これにより、熱輸送液体の圧力損失の低減が図られている。
【００３７】
図３及び図４に示すように、ケース１３の一方の端部が第１の端末部材１７に挿入されており、第１の端末部材１７がケース１３に固定されている。また、ケース１３の他方の端部が第２の端末部材１８に挿入されており、第２の端末部材１８がケース１３に固定されている。この第１及び第２の端末部材（連結部材）１７，１８としては、例えば、熱収縮チューブ、樹脂成型品、金属加工品等を用いることができる。
【００３８】
第１の端末部材１７は、ケース１３の第１の開口１３１よりも小さな第１の連結口１７１を有している。図１に示すように、この第１の連結口１７１は、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。第２の端末部材１８も、第２の開口１３２よりも小さな第２の連結口１８１を有している。この第２の連結口１８１は、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。
【００３９】
同様に、第２のＭＣＭ熱交換器２０のケース２３にも集合体２１が収容されており（図２参照）、この集合体２１もＭＣＭ２２を複数束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、ケース２３の一方の端部が第１の端末部材に挿入され、第１の端末部材がケース２３に固定されている。また、当該ケース２３の他方の端部が第２の端末部材に挿入され、第２の端末部材がケース２３に固定されている。この第２のＭＣＭ熱交換器２０は、第１の端末部材の第１の連結口２７１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。一方、第２のＭＣＭ熱交換器２０は、第２の端末部材の第２の連結口２８１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。
【００４０】
なお、第２のＭＣＭ熱交換器２０のＭＣＭ２２は、第１のＭＣＭ熱交換器１０のＭＣＭ１２と同じ構成を有している。また、第２のＭＣＭ熱交換器２０のケース２３も、第１のＭＣＭ熱交換器１０のケース１３と同じ構成を有しており、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１７，１８と同じ構成を有している。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、回転ポンプ７０によって当該循環路内に熱輸送液体が圧送される。熱輸送液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熱輸送液体が、本発明における流体の一例に相当する。
【００４４】
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、このピストン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。
【００４５】
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。
【００４６】
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ＭＣＭ１２，２２に対する磁場の印加／除去に代えて、ＭＣＭ１２，２２に印加した磁場の大きさを変更するようにしてもよい。
【００４７】
切替弁９０は、第１の高温側配管８３と第２の高温側配管８４の間に設けられている。この切替弁９０の動作は、制御装置（不図示）の制御によって、上述のピストン３０の動作の動作と同期している。具体的には、この切替弁９０は、ピストン３０の動作に応じて、回転ポンプ７０の接続先を第１又は第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０に切り替えると共に、高温側熱交換器６０の接続元を第２又は第１のＭＣＭ熱交換器２０，１０に切り替える。
【００４８】
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。
【００４９】
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ＭＣＭ１２が消磁されて温度が低下する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０ＭＣＭ２２が励磁されて温度が上昇する。
【００５０】
これと同時に、切替弁９０によって、回転ポンプ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→回転ポンプ７０からなる第１の経路が形成される。
【００５１】
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ＭＣＭ１２によって熱輸送液体が冷却され、当該熱輸送液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。この際、第１のＭＣＭ熱交換器１０の内部において、熱輸送媒体が第１及び第２の通孔１２３，１１１内を通過してＭＣＭ１２と接触することで、当該熱輸送液体がＭＣＭ１２によって冷却される。
【００５２】
一方、励磁されて温度が上昇した第２のＭＣＭ熱交換器２０のＭＣＭ２２によって熱輸送液体が加熱され、当該熱輸送液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。この際、第２のＭＣＭ熱交換器２０の内部において、第１及び第２の通孔内を熱輸送液体が通過してＭＣＭ２２と接触することで、当該熱輸送液体がＭＣＭ２２によって加熱される。
【００５３】
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ＭＣＭ１２が励磁されて温度が上昇する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０のＭＣＭ２２が消磁されて温度が低下する。
【００５４】
これと同時に、切替弁９０によって、回転ポンプ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→回転ポンプ７０からなる第２の経路が形成される。
【００５５】
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ＭＣＭ２２によって熱輸送液体が冷却され、当該熱輸送液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。この際、第２のＭＣＭ熱交換器２０の内部において、熱輸送液体が第１及び第２の通孔内を通過してＭＣＭ２２と接触することで、当該熱輸送液体がＭＣＭ２２によって冷却される。
【００５６】
一方、励磁されて温度が上昇した第１のＭＣＭ熱交換器１０のＭＣＭ１２によって熱輸送液体が加熱され、当該熱輸送液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。この際、第１のＭＣＭ熱交換器１０の内部において、熱輸送液体が第１及び第２の通孔１２３，１１１内を通過してＭＣＭ１２と接触することで、当該熱輸送液体がＭＣＭ１２によって加熱される。
【００５７】
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ＭＣＭ１２，２２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。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、ＭＣＭ１２，２２は、螺旋状に巻かれた線材１２２を含む螺旋体１２１を備えている。このため、線材１２２を細径化することで比表面積を高めることができる。一方で、ＭＣＭ１２，２２自体の外径は、線材１２２の直径Ｄよりも大きな螺旋体１２１の外径ＡＤ（図７参照）となっているので（ＡＤ＞Ｄ）、ＭＣＭ１２，２２をケース１３，２３内に容易に整列させ充填させることができ、熱輸送液体の流れの均一化を図ることができる。従って、本実施形態では、ＭＣＭ１２，２２の比表面積を高めつつ、ＭＣＭ熱交換器１０，２０内での熱輸送液体の流れを均一化することで、熱交換の高効率化を図ることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、ＭＣＭ１２，２２の螺旋体１２１が軸方向に沿って貫通する第１の通孔１２３を有している。このため、ＭＣＭ熱交換器１０，２０内での熱輸送液体の圧力損失の低減を図りつつ、熱交換の高効率化を図ることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
上述した磁気ヒートポンプ装置の構成は一例であり、上述したＭＣＭ１２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。
【００６２】
例えば、磁気ヒートポンプ装置が、一つのＭＣＭ熱交換器と、当該ＭＣＭに磁場を印加すると共に磁場の大きさを変更する磁場印加装置と、配管を介してＭＣＭ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、磁場印加装置の動作に応じてＭＣＭ熱交換器から第１又は第２の外部熱交換器に熱輸送液体を移動させる往復ポンプと、を備えてもよい。
【００６３】
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、上述した磁気ヒートポンプ装置を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…磁気ヒートポンプ装置
１０…第１のＭＣＭ熱交換器
１１…集合体
１１１…第２の通孔
１２…ＭＣＭ
１２１，１２１Ａ〜１２１Ｄ…螺旋体
１２２，１２２Ａ〜１２２Ｄ…線材
１２２ａ，１２２ｂ…線材の一部
１２３…第１の通孔
１３…ケース
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
１７…第１の端末部材
１７１…第１の連結口
１８…第２の端末部材
１８１…第２の連結口
２０…第２のＭＣＭ熱交換器
２１…集合体
２２…ＭＣＭ
２３…ケース
２７１…第１の連結口
２８１…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…回転ポンプ
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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【図１２】
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【図１３】
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