(57)【要約】【課題】磁気作業物質に印加される磁場の強度の最大値を大きくすることが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は、回転可能に設けられた磁場発生部９と、磁場発生部９よりも外周側に回転可能に設けられた磁場発生部１０と、磁場発生部９と磁場発生部１０との間に設けられた熱発生部１１と、を備えている。磁場発生部１０は、回転方向に沿ってハルバッハ配列された複数の永久磁石ＯＭを有し、磁場発生部９及び１０の一方が他方に追随して回転駆動される。熱発生部１１は、回転方向に沿って配列された複数のダクトＤＵの各々に格納され、且つ、磁気作業物質１４をそれぞれ含む複数の磁気作業部１３を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸を中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する第１磁場発生部と、
前記第１磁場発生部よりも外周側に前記第１軸を中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する第２磁場発生部と、
前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部を回転駆動する回転駆動部と、
前記第１磁場発生部の外周と前記第２磁場発生部の内周との間に設けられ、且つ、前記回転駆動部により前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生する熱発生部と、
を備え、
前記第２磁場発生部は、前記第１軸を中心とした回転方向に沿ってハルバッハ配列された複数の永久磁石を有し、
前記熱発生部は、
前記回転方向に沿って配列された複数の容器部と、
前記複数の容器部の各々にそれぞれ格納され、且つ、印加される磁場の強度の変化に伴って温度が変化する磁気作業物質をそれぞれ含む複数の磁気作業部と、
を有し、
前記回転駆動部は、前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部のうち一方が他方に追随して回転するように、前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部を回転駆動し、
前記熱発生部は、前記回転駆動部により前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部が回転駆動され、前記複数の磁気作業部の各々に印加される磁場の強度の増減が繰り返され、前記複数の磁気作業部の温度の増減が繰り返される際に、温熱又は冷熱を発生する、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において、
前記複数の永久磁石は、前記第２磁場発生部よりも内周側の磁場の強度が、前記第２磁場発生部よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、前記回転方向に沿ってハルバッハ配列されている、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において、
前記複数の永久磁石は、前記第１軸の周りに円環状に配列されている、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第２磁場発生部は、前記回転方向に沿って順次配置された、第１永久磁石、第１永久磁石群、及び、第２永久磁石を有し、
前記第１永久磁石群は、前記回転方向に沿って配列された複数の第３永久磁石を含み、
前記第１永久磁石は、
前記第１永久磁石の外周側に配置され、且つ、第１極性を有する第１磁極と、
前記第１永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第１極性と反対の第２極性を有する第２磁極と、
を含み、
前記第２永久磁石は、
前記第２永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第３磁極と、
前記第２永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第４磁極と、
を含み、
前記複数の第３永久磁石の各々は、
前記回転方向に沿って前記第１永久磁石側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第５磁極と、
前記回転方向に沿って前記第１永久磁石側と反対側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第６磁極と、
を含む、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第１磁場発生部は、前記回転方向に沿って配置された、第４永久磁石、及び、第５永久磁石を有し、
前記第４永久磁石は、
前記第４永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第７磁極と、
前記第４永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第８磁極と、
を含み、
前記第５永久磁石は、
前記第５永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第９磁極と、
前記第５永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第１０磁極と、
を含み、
前記第４永久磁石、及び、前記第５永久磁石は、前記第４永久磁石が前記第１永久磁石と前記第１軸との間に位置するときに、前記第５永久磁石が前記第２永久磁石と前記第１軸との間に位置するように、配置され、
前記回転駆動部は、前記第１永久磁石及び前記第４永久磁石のうち一方が他方に追随して回転するように、前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部を回転駆動する、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において、
前記第１磁場発生部は、前記回転方向に沿って前記第４永久磁石と前記第５永久磁石との間に配置された第２永久磁石群を有し、
前記第２永久磁石群は、前記回転方向に沿って配列された複数の第６永久磁石を含み、
前記複数の第６永久磁石の各々は、
前記回転方向に沿って前記第４永久磁石側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第１１磁極と、
前記回転方向に沿って前記第４永久磁石側と反対側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第１２磁極と、
を含む、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第２磁場発生部は、前記第１永久磁石と前記第１永久磁石群との間に配置された第３永久磁石群を有し、
前記第３永久磁石群は、前記回転方向に沿って配列された複数の第７永久磁石を含み、
前記複数の第７永久磁石の各々における磁化の方向は、前記第１軸を中心とした径方向に対して第１傾斜角で傾斜し、
前記回転方向において互いに隣り合う２つの前記第７永久磁石のうち前記第１永久磁石群側の第７永久磁石における前記第１傾斜角の方が、前記２つの第７永久磁石のうち前記第１永久磁石群側と反対側の第７永久磁石における前記第１傾斜角よりも大きい、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第２磁場発生部は、前記回転方向に沿って順次配置された、第４永久磁石群、第１継鉄部、及び、第５永久磁石群を有し、
前記第４永久磁石群は、前記回転方向に沿って配列された複数の第８永久磁石を含み、
前記第５永久磁石群は、前記回転方向に沿って配列された複数の第９永久磁石を含む、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において、
前記第４永久磁石群は、前記複数の第８永久磁石として、
前記第４永久磁石群の前記第１継鉄部側の端部に配置された第１０永久磁石と、
前記第１０永久磁石よりも前記第１継鉄部側と反対側に配置された第１１永久磁石と、
を含み、
前記第５永久磁石群は、前記複数の第９永久磁石として、
前記第５永久磁石群の前記第１継鉄部側の端部に配置された第１２永久磁石と、
前記第１２永久磁石よりも前記第１継鉄部側と反対側に配置された第１３永久磁石と、
を含み、
前記第１１永久磁石は、
前記第１１永久磁石の外周側に配置され、且つ、第３極性を有する第１３磁極と、
前記第１１永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第３極性と反対の第４極性を有する第１４磁極と、
を含み、
前記第１３永久磁石は、
前記第１３永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第４極性を有する第１５磁極と、
前記第１３永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第３極性を有する第１６磁極と、
を含み、
前記第１０永久磁石は、
前記回転方向に沿って前記第１１永久磁石側に配置され、且つ、前記第４極性を有する第１７磁極と、
前記回転方向に沿って前記第１１永久磁石側と反対側に配置され、且つ、前記第３極性を有する第１８磁極と、
を含み、
前記第１２永久磁石は、
前記回転方向に沿って前記第１３永久磁石側に配置され、且つ、前記第３極性を有する第１９磁極と、
前記回転方向に沿って前記第１３永久磁石側と反対側に配置され、且つ、前記第４極性を有する第２０磁極と、
を含む、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第１磁場発生部は、前記回転方向に沿って配置された、第１４永久磁石、及び、第１５永久磁石を有し、
前記第１４永久磁石は、
前記第１４永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第３極性を有する第２１磁極と、
前記第１４永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第４極性を有する第２２磁極と、
を含み、
前記第１５永久磁石は、
前記第１５永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第４極性を有する第２３磁極と、
前記第１５永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第３極性を有する第２４磁極と、
を含み、
前記第１４永久磁石、及び、前記第１５永久磁石は、前記第１４永久磁石が前記第１１永久磁石と前記第１軸との間に位置するときに、前記第１５永久磁石が前記第１３永久磁石と前記第１軸との間に位置するように、配置され、
前記回転駆動部は、前記第１１永久磁石及び前記第１４永久磁石のうち一方が他方に追随して回転するように、前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部を回転駆動する、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第４永久磁石群は、前記第１０永久磁石と前記第１１永久磁石との間に配置された第６永久磁石群を含み、
前記第６永久磁石群は、前記回転方向に沿って配列された複数の第１６永久磁石を含み、
前記複数の第１６永久磁石の各々における磁化の方向は、前記第１軸を中心とした径方向に対して第２傾斜角で傾斜し、
前記回転方向において互いに隣り合う２つの前記第１６永久磁石のうち前記第１０永久磁石側の第１６永久磁石における前記第２傾斜角の方が、前記２つの第１６永久磁石のうち前記第１０永久磁石側と反対側の第１６永久磁石における前記第２傾斜角よりも大きい、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記複数の磁気作業部は、前記回転駆動部により前記第１磁場発生部及び前記第２磁場発生部が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生し、
前記磁気ヒートポンプ装置は、更に、前記複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出す熱取り出し部を備え、
前記熱取り出し部は、前記熱取り出し部と前記複数の容器部の各々との間で熱交換媒体を循環させることにより、前記複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出す、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１３】
第１軸上又は前記第１軸の周りに設けられ、且つ、磁場を発生する第１磁場発生部と、
前記第１磁場発生部よりも外周側に設けられ、且つ、磁場を発生する第２磁場発生部と、
前記第１磁場発生部の外周と前記第２磁場発生部の内周との間に前記第１軸を中心として回転可能に設けられ、且つ、温熱又は冷熱を発生する熱発生部と、
前記熱発生部を回転駆動する回転駆動部と、
を備え、
前記第２磁場発生部は、前記第１軸を中心とした周方向に沿ってハルバッハ配列された複数の永久磁石を有し、
前記熱発生部は、
前記周方向に沿って配列された複数の容器部と、
前記複数の容器部の各々にそれぞれ格納され、且つ、印加される磁場の強度の変化に伴って温度が変化する磁気作業物質をそれぞれ含む複数の磁気作業部と、
を有し、
前記熱発生部は、前記回転駆動部により前記熱発生部が回転駆動され、前記複数の磁気作業部の各々に印加される磁場の強度の増減が繰り返され、前記複数の磁気作業部の温度の増減が繰り返される際に、温熱又は冷熱を発生する、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記複数の永久磁石は、前記第２磁場発生部よりも内周側の磁場の強度が、前記第２磁場発生部よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、前記周方向に沿ってハルバッハ配列されている、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記複数の永久磁石は、前記第１軸の周りに円環状に配列されている、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第２磁場発生部は、前記周方向に沿って順次配置された、第１永久磁石、第１永久磁石群、及び、第２永久磁石を有し、
前記第１永久磁石群は、前記周方向に沿って配列された複数の第３永久磁石を含み、
前記第１永久磁石は、
前記第１永久磁石の外周側に配置され、且つ、第１極性を有する第１磁極と、
前記第１永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第１極性と反対の第２極性を有する第２磁極と、
を含み、
前記第２永久磁石は、
前記第２永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第３磁極と、
前記第２永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第４磁極と、
を含み、
前記複数の第３永久磁石の各々は、
前記周方向に沿って前記第１永久磁石側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第５磁極と、
前記周方向に沿って前記第１永久磁石側と反対側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第６磁極と、
を含む、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第１磁場発生部は、前記周方向に沿って配置された、第４永久磁石、及び、第５永久磁石を有し、
前記第４永久磁石は、
前記第４永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第７磁極と、
前記第４永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第８磁極と、
を含み、
前記第５永久磁石は、
前記第５永久磁石の外周側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第９磁極と、
前記第５永久磁石の内周側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第１０磁極と、
を含み、
前記第４永久磁石は、前記第１永久磁石と前記第１軸との間に配置され、
前記第５永久磁石は、前記第２永久磁石と前記第１軸との間に配置されている、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記第１磁場発生部は、前記周方向に沿って前記第４永久磁石と前記第５永久磁石との間に配置された第２永久磁石群を有し、
前記第２永久磁石群は、前記周方向に沿って配列された複数の第６永久磁石を含み、
前記複数の第６永久磁石の各々は、
前記周方向に沿って前記第４永久磁石側に配置され、且つ、前記第１極性を有する第１１磁極と、
前記周方向に沿って前記第４永久磁石側と反対側に配置され、且つ、前記第２極性を有する第１２磁極と、
を含む、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項１９】
請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記複数の磁気作業部は、前記回転駆動部により前記熱発生部が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生し、
前記磁気ヒートポンプ装置は、更に、前記複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出す熱取り出し部を備え、
前記熱取り出し部は、前記熱取り出し部と前記複数の容器部の各々との間で熱交換媒体を循環させることにより、前記複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出す、磁気ヒートポンプ装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置において、
前記複数の容器部は、前記第１軸の周りに円環状に配列されている、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、磁気熱量効果に基づく磁気ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
断熱状態で、強磁性体に磁場を印加すると、磁気エントロピーが減少して結晶格子のエントロピーが増加するため、強磁性体は発熱し、強磁性体の温度が上昇する。一方、断熱状態で、強磁性体に印加されている磁場を除去すると、磁気エントロピーが増加して結晶格子のエントロピーが減少するため、強磁性体は吸熱し、強磁性体の温度が下降する。このように、断熱状態で、磁場の印加又は磁場の除去に伴って、強磁性体が発熱又は吸熱する効果は、磁気熱量効果と称される。また、顕著な磁気熱量効果を有する強磁性体は、磁気作業物質と称される。そして、磁気作業物質の磁気熱量効果を利用して温熱又は冷熱を発生するヒートポンプ装置は、磁気ヒートポンプ装置と称される。なお、磁気ヒートポンプ装置が、温熱及び冷熱のうち、冷熱のみを取り出し可能にする装置である場合には、当該装置は、磁気冷凍装置と称される。
【０００３】
このような磁気ヒートポンプ装置として、温熱又は冷熱を発生する本体部と、本体部で発生された温熱又は冷熱を取り出す熱取り出し部と、を備え、本体部が、回転子と、固定子と、を備えるものがある。回転子は、回転軸を中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する磁場発生部を有する。固定子は、熱発生部を有し、熱発生部は、磁場の強度の変化に伴って温度が変化する磁気作業物質を含む。磁場発生部の回転に伴って、磁気作業物質に印加される磁場の増減が繰り返され、磁気作業物質の温度の増減が繰り返される際に、熱発生部が温熱又は冷熱を発生する。
【０００４】
特開２００２−１０６９９９号公報（特許文献１）には、磁気冷凍装置において、磁場を発生する磁場発生手段と、磁場の増減に応じて温度が変化する磁気作業物質を有する磁気作業体と、磁気作業物質に印加される磁場を増減させる磁場増減手段と、を備える技術が開示されている。上記特許文献１に記載された磁気冷凍装置において、磁場発生手段は、回転可能な円板状又は放射状部材の周端部に複数設けられ、磁気作業体は磁場発生手段に対向する固定側に複数配設され、磁場発生手段は、磁場発生手段の回転に伴って磁気作業物質に印加される磁場を増減させる。
【０００５】
特開２０１１−２２６７３５号公報（特許文献２）には、磁気冷凍装置において、回転子と、固定子とを備える技術が開示されている。上記特許文献２に記載された磁気冷凍装置において、回転子は、円環状ハルバッハ配列の永久磁石磁気回路を対にして間隔を設定した永久磁石組立体と、永久磁石組立体を嵌合する共通回転軸とを有し、固定子は、固定部材によって支持された磁気作業物質を収めたダクトを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０６９９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２６７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような、磁場発生部を有する回転子と、磁気作業物質を含む熱発生部を有する固定子と、を備えた磁気ヒートポンプ装置において、磁場発生部が、磁場発生部の回転方向に沿って互いに間隔を空けて配列された複数の永久磁石を有し、これらの複数の永久磁石の各々が、回転軸を中心として外周側にＮ極又はＳ極を有する永久磁石である場合を考える。
【０００８】
例えば外周側にＮ極を有する永久磁石が外周側で熱発生部と対向している場合、その永久磁石のＮ極から出た磁力線の一部は当該永久磁石の側面部を回り込んで当該永久磁石のＳ極に入る。或いは、外周側にＳ極を有する永久磁石が外周側で熱発生部と対向している場合、その永久磁石のＮ極から出た磁力線の一部は当該永久磁石の側面部を回り込んで永久磁石のＳ極に入る。そのため、外周側のＮ極から出た磁力線、又は、外周側のＳ極に入る磁力線が、永久磁石よりも外周側にあまり広がらず、熱発生部に含まれる磁気作業物質に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができない。
【０００９】
このように、磁気作業物質に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができない場合には、磁気作業物質の温度の時間変化における最大値と最小値との差を大きくすることができない。従って、磁気作業物質が発生する温熱又は冷熱を大きくすることができず、磁気ヒートポンプ装置の運転能力を大きくすることができない。
【００１０】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、磁気作業物質に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができ、運転能力を大きくすることができる磁気ヒートポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
本発明の一態様としての磁気ヒートポンプ装置は、第１軸を中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する第１磁場発生部と、第１磁場発生部よりも外周側に第１軸を中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する第２磁場発生部と、を備えている。また、当該磁気ヒートポンプ装置は、第１磁場発生部及び第２磁場発生部を回転駆動する回転駆動部と、第１磁場発生部の外周と第２磁場発生部の内周との間に設けられ、且つ、回転駆動部により第１磁場発生部及び第２磁場発生部が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生する熱発生部と、を備えている。第２磁場発生部は、第１軸を中心とした回転方向に沿ってハルバッハ配列された複数の永久磁石を有する。熱発生部は、回転方向に沿って配列された複数の容器部と、複数の容器部の各々にそれぞれ格納され、且つ、印加される磁場の強度の変化に伴って温度が変化する磁気作業物質をそれぞれ含む複数の磁気作業部と、を有する。回転駆動部は、第１磁場発生部及び第２磁場発生部のうち一方が他方に追随して回転するように、第１磁場発生部及び第２磁場発生部を回転駆動する。熱発生部は、回転駆動部により第１磁場発生部及び第２磁場発生部が回転駆動され、複数の磁気作業部の各々に印加される磁場の強度の増減が繰り返され、複数の磁気作業部の温度の増減が繰り返される際に、温熱又は冷熱を発生する。
【００１３】
また、他の一態様として、複数の永久磁石は、第２磁場発生部よりも内周側の磁場の強度が、第２磁場発生部よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、回転方向に沿ってハルバッハ配列されていてもよい。
【００１４】
また、他の一態様として、複数の永久磁石は、第１軸の周りに円環状に配列されていてもよい。
【００１５】
また、他の一態様として、第２磁場発生部は、回転方向に沿って順次配置された、第１永久磁石、第１永久磁石群、及び、第２永久磁石を有してもよい。第１永久磁石群は、回転方向に沿って配列された複数の第３永久磁石を含んでもよい。第１永久磁石は、第１永久磁石の外周側に配置され、且つ、第１極性を有する第１磁極と、第１永久磁石の内周側に配置され、且つ、第１極性と反対の第２極性を有する第２磁極と、を含んでもよい。第２永久磁石は、第２永久磁石の外周側に配置され、且つ、第２極性を有する第３磁極と、第２永久磁石の内周側に配置され、且つ、第１極性を有する第４磁極と、を含んでもよい。複数の第３永久磁石の各々は、回転方向に沿って第１永久磁石側に配置され、且つ、第２極性を有する第５磁極と、回転方向に沿って第１永久磁石側と反対側に配置され、且つ、第１極性を有する第６磁極と、を含んでもよい。
【００１６】
また、他の一態様として、第１磁場発生部は、回転方向に沿って配置された、第４永久磁石、及び、第５永久磁石を有してもよい。第４永久磁石は、第４永久磁石の外周側に配置され、且つ、第１極性を有する第７磁極と、第４永久磁石の内周側に配置され、且つ、第２極性を有する第８磁極と、を含んでもよい。第５永久磁石は、第５永久磁石の外周側に配置され、且つ、第２極性を有する第９磁極と、第５永久磁石の内周側に配置され、且つ、第１極性を有する第１０磁極と、を含んでもよい。第４永久磁石、及び、第５永久磁石は、第４永久磁石が第１永久磁石と第１軸との間に位置するときに、第５永久磁石が第２永久磁石と第１軸との間に位置するように、配置されていてもよい。回転駆動部は、第１永久磁石及び第４永久磁石のうち一方が他方に追随して回転するように、第１磁場発生部及び第２磁場発生部を回転駆動してもよい。
【００１７】
また、他の一態様として、第１磁場発生部は、回転方向に沿って第４永久磁石と第５永久磁石との間に配置された第２永久磁石群を有してもよい。第２永久磁石群は、回転方向に沿って配列された複数の第６永久磁石を含んでもよい。複数の第６永久磁石の各々は、回転方向に沿って第４永久磁石側に配置され、且つ、第１極性を有する第１１磁極と、回転方向に沿って第４永久磁石側と反対側に配置され、且つ、第２極性を有する第１２磁極と、を含んでもよい。
【００１８】
また、他の一態様として、第２磁場発生部は、第１永久磁石と第１永久磁石群との間に配置された第３永久磁石群を有してもよい。第３永久磁石群は、回転方向に沿って配列された複数の第７永久磁石を含んでもよい。複数の第７永久磁石の各々における磁化の方向は、第１軸を中心とした径方向に対して第１傾斜角で傾斜していてもよい。回転方向において互いに隣り合う２つの第７永久磁石のうち第１永久磁石群側の第７永久磁石における第１傾斜角の方が、２つの第７永久磁石のうち第１永久磁石群側と反対側の第７永久磁石における第１傾斜角よりも大きくてもよい。
【００１９】
また、他の一態様として、第２磁場発生部は、回転方向に沿って順次配置された、第４永久磁石群、第１継鉄部、及び、第５永久磁石群を有してもよい。第４永久磁石群は、回転方向に沿って配列された複数の第８永久磁石を含み、第５永久磁石群は、回転方向に沿って配列された複数の第９永久磁石を含んでもよい。
【００２０】
また、他の一態様として、第４永久磁石群は、複数の第８永久磁石として、第４永久磁石群の第１継鉄部側の端部に配置された第１０永久磁石と、第１０永久磁石よりも第１継鉄部側と反対側に配置された第１１永久磁石と、を含んでもよい。第５永久磁石群は、複数の第９永久磁石として、第５永久磁石群の第１継鉄部側の端部に配置された第１２永久磁石と、第１２永久磁石よりも第１継鉄部側と反対側に配置された第１３永久磁石と、を含んでもよい。第１１永久磁石は、第１１永久磁石の外周側に配置され、且つ、第３極性を有する第１３磁極と、第１１永久磁石の内周側に配置され、且つ、第３極性と反対の第４極性を有する第１４磁極と、を含んでもよい。第１３永久磁石は、第１３永久磁石の外周側に配置され、且つ、第４極性を有する第１５磁極と、第１３永久磁石の内周側に配置され、且つ、第３極性を有する第１６磁極と、を含んでもよい。第１０永久磁石は、回転方向に沿って第１１永久磁石側に配置され、且つ、第４極性を有する第１７磁極と、回転方向に沿って第１１永久磁石側と反対側に配置され、且つ、第３極性を有する第１８磁極と、を含んでもよい。第１２永久磁石は、回転方向に沿って第１３永久磁石側に配置され、且つ、第３極性を有する第１９磁極と、回転方向に沿って第１３永久磁石側と反対側に配置され、且つ、第４極性を有する第２０磁極と、を含んでもよい。
【００２１】
また、他の一態様として、第１磁場発生部は、回転方向に沿って配置された、第１４永久磁石、及び、第１５永久磁石を有してもよい。第１４永久磁石は、第１４永久磁石の外周側に配置され、且つ、第３極性を有する第２１磁極と、第１４永久磁石の内周側に配置され、且つ、第４極性を有する第２２磁極と、を含んでもよい。第１５永久磁石は、第１５永久磁石の外周側に配置され、且つ、第４極性を有する第２３磁極と、第１５永久磁石の内周側に配置され、且つ、第３極性を有する第２４磁極と、を含んでもよい。第１４永久磁石、及び、第１５永久磁石は、第１４永久磁石が第１１永久磁石と第１軸との間に位置するときに、第１５永久磁石が第１３永久磁石と第１軸との間に位置するように、配置されていてもよい。回転駆動部は、第１１永久磁石及び第１４永久磁石のうち一方が他方に追随して回転するように、第１磁場発生部及び第２磁場発生部を回転駆動してもよい。
【００２２】
また、他の一態様として、第４永久磁石群は、第１０永久磁石と第１１永久磁石との間に配置された第６永久磁石群を含んでもよい。第６永久磁石群は、回転方向に沿って配列された複数の第１６永久磁石を含んでもよい。複数の第１６永久磁石の各々における磁化の方向は、第１軸を中心とした径方向に対して第２傾斜角で傾斜していてもよい。回転方向において互いに隣り合う２つの第１６永久磁石のうち第１０永久磁石側の第１６永久磁石における第２傾斜角の方が、２つの第１６永久磁石のうち第１０永久磁石側と反対側の第１６永久磁石における第２傾斜角よりも大きくてもよい。
【００２３】
また、他の一態様として、複数の磁気作業部は、回転駆動部により第１磁場発生部及び第２磁場発生部が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生してもよい。当該磁気ヒートポンプ装置は、更に、複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出す熱取り出し部を備えていてもよい。熱取り出し部は、熱取り出し部と複数の容器部の各々との間で熱交換媒体を循環させることにより、複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出してもよい。
【００２４】
本発明の一態様としての磁気ヒートポンプ装置は、第１軸上又は第１軸の周りに設けられ、且つ、磁場を発生する第１磁場発生部と、第１磁場発生部よりも外周側に設けられ、且つ、磁場を発生する第２磁場発生部と、を備えている。また、当該磁気ヒートポンプ装置は、第１磁場発生部の外周と第２磁場発生部の内周との間に第１軸を中心として回転可能に設けられ、且つ、温熱又は冷熱を発生する熱発生部と、熱発生部を回転駆動する回転駆動部と、を備えている。第２磁場発生部は、第１軸を中心とした周方向に沿ってハルバッハ配列された複数の永久磁石を有する。熱発生部は、周方向に沿って配列された複数の容器部と、複数の容器部の各々にそれぞれ格納され、且つ、印加される磁場の強度の変化に伴って温度が変化する磁気作業物質をそれぞれ含む複数の磁気作業部と、を有する。熱発生部は、回転駆動部により熱発生部が回転駆動され、複数の磁気作業部の各々に印加される磁場の強度の増減が繰り返され、複数の磁気作業部の温度の増減が繰り返される際に、温熱又は冷熱を発生する。
【００２５】
また、他の一態様として、複数の永久磁石は、第２磁場発生部よりも内周側の磁場の強度が、第２磁場発生部よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、周方向に沿ってハルバッハ配列されていてもよい。
【００２６】
また、他の一態様として、複数の永久磁石は、第１軸の周りに円環状に配列されていてもよい。
【００２７】
また、他の一態様として、第２磁場発生部は、周方向に沿って順次配置された、第１永久磁石、第１永久磁石群、及び、第２永久磁石を有してもよい。第１永久磁石群は、周方向に沿って配列された複数の第３永久磁石を含んでもよい。第１永久磁石は、第１永久磁石の外周側に配置され、且つ、第１極性を有する第１磁極と、第１永久磁石の内周側に配置され、且つ、第１極性と反対の第２極性を有する第２磁極と、を含んでもよい。第２永久磁石は、第２永久磁石の外周側に配置され、且つ、第２極性を有する第３磁極と、第２永久磁石の内周側に配置され、且つ、第１極性を有する第４磁極と、を含んでもよい。複数の第３永久磁石の各々は、周方向に沿って第１永久磁石側に配置され、且つ、第２極性を有する第５磁極と、周方向に沿って第１永久磁石側と反対側に配置され、且つ、第１極性を有する第６磁極と、を含んでもよい。
【００２８】
また、他の一態様として、第１磁場発生部は、周方向に沿って配置された、第４永久磁石、及び、第５永久磁石を有してもよい。第４永久磁石は、第４永久磁石の外周側に配置され、且つ、第１極性を有する第７磁極と、第４永久磁石の内周側に配置され、且つ、第２極性を有する第８磁極と、を含んでもよい。第５永久磁石は、第５永久磁石の外周側に配置され、且つ、第２極性を有する第９磁極と、第５永久磁石の内周側に配置され、且つ、第１極性を有する第１０磁極と、を含んでもよい。第４永久磁石は、第１永久磁石と第１軸との間に配置され、第５永久磁石は、第２永久磁石と第１軸との間に配置されていてもよい。
【００２９】
また、他の一態様として、第１磁場発生部は、周方向に沿って第４永久磁石と第５永久磁石との間に配置された第２永久磁石群を有してもよい。第２永久磁石群は、周方向に沿って配列された複数の第６永久磁石を含んでもよい。複数の第６永久磁石の各々は、周方向に沿って第４永久磁石側に配置され、且つ、第１極性を有する第１１磁極と、周方向に沿って第４永久磁石側と反対側に配置され、且つ、第２極性を有する第１２磁極と、を含んでもよい。
【００３０】
また、他の一態様として、複数の磁気作業部は、回転駆動部により熱発生部が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生してもよい。当該磁気ヒートポンプ装置は、更に、複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出す熱取り出し部を備えていてもよい。熱取り出し部は、熱取り出し部と複数の容器部の各々との間で熱交換媒体を循環させることにより、複数の磁気作業部により発生された温熱又は冷熱を取り出してもよい。
【００３１】
また、他の一態様として、複数の容器部は、第１軸の周りに円環状に配列されていてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の一態様を適用することで、磁気作業物質に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができ、運転能力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図その１である。
【図３】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図その２である。
【図４】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図５】比較例の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置のロータリー弁の動作を模式的に示す図その１である。
【図７】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図その３である。
【図８】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置のロータリー弁の動作を模式的に示す図その２である。
【図９】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第１変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第２変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図１１】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第２変形例の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図１２】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第２変形例の更に他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図１３】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第３変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図１４】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第３変形例の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図１５】計算例１の磁場発生部が発生する磁場の強度を計算した結果を示すグラフである。
【図１６】計算例２の磁場発生部が発生する磁場の強度を計算した結果を示すグラフである。
【図１７】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第４変形例の本体部の構成を模式的に示す図その１である。
【図１８】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第４変形例の本体部の構成を模式的に示す図その２である。
【図１９】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第５変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【図２０】実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第５変形例の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明の実施の形態及び各変形例について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００３６】
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００３７】
更に、実施の形態で用いる図面においては、構造物を区別するために付したハッチング（網掛け）を図面に応じて省略する場合もある。
【００３８】
なお、以下の実施の形態においてＡ〜Ｂとして範囲を示す場合には、特に明示した場合を除き、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。
【００３９】
（実施の形態）
＜磁気ヒートポンプ装置＞
初めに、本発明の一実施形態である実施の形態の磁気ヒートポンプ装置について説明する。図１は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の構成を模式的に示す図である。
【００４０】
図１に示すように、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置１は、温熱又は冷熱を発生する本体部２と、本体部２で発生された温熱又は冷熱を取り出す熱取り出し部３と、を備えている。なお、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置１が、温熱及び冷熱のうち、冷熱のみを取り出し可能にする磁気ヒートポンプ装置である場合には、当該磁気ヒートポンプ装置は、磁気冷凍装置である。
【００４１】
本体部２は、回転駆動部４と、回転子５と、固定子６と、を備えている。回転駆動部４は、例えば回転軸７ａを備えたモータ８ａと、回転軸７ｂを備えたモータ８ｂと、を有する。回転子５は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する磁場発生部９と、磁場発生部９よりも外周側に回転軸７ａを中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する磁場発生部１０と、を有する。回転駆動部４は、回転軸７ａを中心として、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する。固定子６は、磁場発生部９の外周と磁場発生部１０の内周との間に設けられ、且つ、回転駆動部４により磁場発生部９及び磁場発生部１０が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生する熱発生部１１を有する。
【００４２】
例えば磁場発生部９が回転部７ｃ（後述する図３参照）を介して回転軸７ａに接続されることにより、磁場発生部９は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられており、回転駆動部４は、回転軸７ａを中心として磁場発生部９を回転駆動する。また、例えば磁場発生部１０が、磁場発生部１０よりも外周側に設けられ、且つ、回転軸７ｂを中心として回転可能に設けられた回転体７ｄと、ギヤ７ｅ（後述する図３参照）を介して噛合されることにより、磁場発生部１０は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられており、回転駆動部４は、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０を回転駆動する。なお、磁場発生部１０は、何らかの接続部材により回転軸７ａに接続されていてもよく、磁場発生部１０を回転軸７ａを中心として回転駆動する方法は、特に限定されない。
【００４３】
熱発生部１１は、容器部としてのダクトＤＵを複数個有する。複数のダクトＤＵは、回転軸７ａを中心とした回転子５の回転方向、即ち回転軸７ａを中心とした磁場発生部９及び磁場発生部１０の回転方向に沿って配列されている。複数のダクトＤＵの各々には、磁気作業部１３が格納されている。磁気作業部１３は、磁場発生部９及び磁場発生部１０により印加される磁場の強度の変化に伴って温度が変化する磁気作業物質１４を含む。複数の磁気作業部１３は、磁場発生部９及び磁場発生部１０が回転駆動される際に、温熱又は冷熱を発生する。即ち、熱発生部１１は、回転駆動部４により磁場発生部９及び磁場発生部１０が回転駆動され、回転駆動部４により回転駆動された磁場発生部９及び磁場発生部１０により複数の磁気作業部１３の各々に印加される磁場の強度の増減が繰り返され、複数の磁気作業部１３の温度の増減が繰り返される際に、温熱又は冷熱を発生する。なお、回転駆動部４の回転運動は、回転速度一定の連続的な回転運動でもよいし、各磁気作業部１３間を断続的に移動するような断続的な回転運動でもよい。また、本体部２の詳細な構成については、後述する。
【００４４】
以下では、磁気ヒートポンプ装置が磁気冷凍装置として動作する場合について説明するが、このような場合、熱取り出し部３は、冷却器１５と、循環器としてのポンプ１６と、排熱交換器１７と、ロータリー弁１８と、を有する。熱取り出し部３は、熱取り出し部３と複数のダクトＤＵの各々との間で熱交換媒体（室温域における典型例は水）を循環させることにより、複数のダクトＤＵの各々にそれぞれ含まれる複数の磁気作業部１３により発生された冷熱を取り出し、冷却器１５中で被冷却体１９を冷却する。即ち、熱取り出し部３は、複数の磁気作業部１３により発生された冷熱を取り出す。
【００４５】
熱取り出し部３と複数のダクトＤＵの各々との間で熱交換媒体を循環させるために、複数のダクトＤＵの各々には、冷却器１５側に低温配管ＰＬが接続され、排熱交換器１７側に高温配管ＰＨが接続されている。即ち、複数のダクトＤＵの各々は、低温配管ＰＬを介して低温側の冷却器１５に接続され、高温配管ＰＨを介して高温側の排熱交換器１７に接続されている。なお、冷却器１５と排熱交換器１７との間で、複数のダクトＤＵは、並列に接続されていてもよく、或いは、直列に接続されていてもよい。
【００４６】
図１に示す例では、回転軸７ａを中心とした回転子５の回転方向、即ち回転軸７ａを中心とした周方向に沿って順次、４つのダクトＤＵとして、ダクトＤＵ１、ＤＵ２、ＤＵ３及びＤＵ４が配置されている。
【００４７】
ダクトＤＵ１の冷却器１５側には低温配管ＰＬ１が接続され、ダクトＤＵ１の排熱交換器１７側には高温配管ＰＨ１が接続されている。ダクトＤＵ２の冷却器１５側には低温配管ＰＬ２が接続され、ダクトＤＵ２の排熱交換器１７側には高温配管ＰＨ２が接続されている。ダクトＤＵ３の冷却器１５側には低温配管ＰＬ３が接続され、ダクトＤＵ３の排熱交換器１７側には高温配管ＰＨ３が接続されている。ダクトＤＵ４の冷却器１５側には低温配管ＰＬ４が接続され、ダクトＤＵ４の排熱交換器１７側には高温配管ＰＨ４が接続されている。
【００４８】
図１に示す例では、冷却器１５と排熱交換器１７との間で、ダクトＤＵ１とダクトＤＵ３とは、直列に接続されている。このとき、ダクトＤＵ１に接続された高温配管ＰＨ１と、ダクトＤＵ３に接続された低温配管ＰＬ３とは、接続されている。また、ダクトＤＵ１に接続された低温配管ＰＬ１は、冷却器１５に接続され、ダクトＤＵ３に接続された高温配管ＰＨ３は、ロータリー弁１８を介して、排熱交換器１７に接続されている。
【００４９】
図１に示す例では、冷却器１５と排熱交換器１７との間で、ダクトＤＵ２とダクトＤＵ４とは、直列に接続されている。このとき、ダクトＤＵ２に接続された高温配管ＰＨ２と、ダクトＤＵ４に接続された低温配管ＰＬ４とは、接続されている。また、ダクトＤＵ２に接続された低温配管ＰＬ２は、冷却器１５に接続され、ダクトＤＵ４に接続された高温配管ＰＨ４は、ロータリー弁１８を介して、排熱交換器１７に接続されている。
【００５０】
＜本体部＞
次に、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部について、比較例の磁気ヒートポンプ装置の本体部と比較しながら説明する。図２は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図その１である。図３は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図その２である。図４は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。図５は、比較例の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図である。図２及び図５は、本体部の正面図を示し、図３及び図４は、本体部の側面図を示す。
【００５１】
まず、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置のうち、比較例の磁気ヒートポンプ装置と同様の部分について説明する。
【００５２】
前述したように、本体部２は、回転駆動部４と、回転子５と、固定子６と、を備え、回転子５は、磁場を発生する磁場発生部９を有し、固定子６は、熱発生部１１を有し、熱発生部１１は、ダクトＤＵを複数個有する。図２及び図５に示す例では、複数のダクトＤＵは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列されている。複数のダクトＤＵの各々には、磁気作業部１３が格納されている。磁気作業部１３は、磁気作業物質１４を含む。
【００５３】
磁気作業物質１４として、例えばガドリニウムなどの室温で強磁性体に相転移する磁性体を用いることができる。
【００５４】
図２及び図５に示す例では、図１に示した例と同様に、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って順次、４つのダクトＤＵとして、ダクトＤＵ１、ＤＵ２、ＤＵ３及びＤＵ４が配置されている。従って、ダクトＤＵ１、ＤＵ２、ＤＵ３及びＤＵ４は、ダクトＤＵ１の回転軸７ａを中心とした回転角を０°としたときに、ダクトＤＵ２、ＤＵ３及びＤＵ４の各々の回転軸７ａを中心とした回転角が、例えば９０°、１８０°及び２７０°のそれぞれになるように、配置されている。
【００５５】
図２及び図５に示す例では、磁場発生部９は、回転軸７ａを中心とした回転方向、即ち回転軸７ａを中心とした周方向に沿って順次配置された２つの永久磁石ＩＭとしての永久磁石ＩＭ１及び永久磁石ＩＭ２を有する。永久磁石ＩＭ１及び永久磁石ＩＭ２は、回転軸７ａを中心とした永久磁石ＩＭ１の回転角を例えば０°としたときに、永久磁石ＩＭ２の回転軸７ａを中心とした回転角が例えば１８０°になるように、配置されている。
【００５６】
なお、図２及び図５では、永久磁石ＩＭ１及び永久磁石ＩＭ２の各々の磁化の向き（Ｓ極からＮ極に向かう向き）を矢印により示している。
【００５７】
永久磁石ＩＭ１は、Ｎ極と、Ｓ極と、を有する。永久磁石ＩＭ１のＮ極は、回転軸７ａを中心として永久磁石ＩＭ１の外周側に配置され、永久磁石ＩＭ１のＳ極は、回転軸７ａを中心として永久磁石ＩＭ１の内周側に配置されている。
【００５８】
永久磁石ＩＭ２は、Ｎ極と、Ｓ極と、を有する。永久磁石ＩＭ２のＮ極は、回転軸７ａを中心として永久磁石ＩＭ２の内周側に配置され、永久磁石ＩＭ２のＳ極は、回転軸７ａを中心として永久磁石ＩＭ２の外周側に配置されている。
【００５９】
更に、磁場発生部９は、ヨークＩＹ１を有する。ヨークＩＹ１は、永久磁石ＩＭ１と永久磁石ＩＭ２との間に配置されている。また、ヨークＩＹ１は、継鉄部とも称され、例えば日本工業規格（Japanese Industrial Standards：ＪＩＳ）においてＳＳ４００と称される鋼材などの、高い比透磁率を有する強磁性体よりなる。これにより、永久磁石ＩＭ１と永久磁石ＩＭ２との間で、磁力線がヨークＩＹ１内を通るため、磁場発生部９により発生された磁場が、回転軸７ａを中心とした回転方向における永久磁石ＩＭ１と永久磁石ＩＭ２との間に広がることを防止又は抑制することができる。そのため、永久磁石ＩＭ１と永久磁石ＩＭ２との間にヨークＩＹ１が設けられている場合、永久磁石ＩＭ１と永久磁石ＩＭ２との間にヨークＩＹ１が設けられていない場合に比べ、磁場発生部９が回転する際に熱発生部１１に印加される磁場の最大値と最小値との差を大きくすることができる。
【００６０】
図２及び図５に示す例では、回転軸７ａに沿った方向から視たときに、ヨークＩＹ１は、回転軸７ａを中心とした径方向における両側に延伸し、永久磁石ＩＭ１及びＩＭ２は、ヨークＩＹ１の回転軸７ａを中心とした径方向における両側の端部の各々に、接続されている。
【００６１】
次に、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置のうち、比較例の磁気ヒートポンプ装置と異なる部分について、比較例の磁気ヒートポンプ装置と比較しながら説明する。
【００６２】
図５に示すように、比較例の磁気ヒートポンプ装置では、固定子６は、ヨークＯＹ１０１を有する。ヨークＯＹ１０１は、回転軸７ａを中心として熱発生部１１よりも外周側に設けられている。また、ヨークＯＹ１０１は、ヨークＩＹ１と同様に、継鉄部とも称される。これにより、熱発生部１１よりも外周側で、磁力線がヨークＯＹ１０１内を通るため、磁場発生部９により発生された磁場が、熱発生部１１よりも外周側に大きく広がることを防止又は抑制することができる。そのため、回転軸７ａを中心として熱発生部１１よりも外周側にヨークＯＹ１０１が設けられている場合、回転軸７ａを中心として熱発生部１１よりも外周側にヨークＯＹ１０１が設けられていない場合に比べ、熱発生部１１に印加される磁場の強度を大きくすることができる。
【００６３】
このような比較例の磁気ヒートポンプ装置において、磁場発生部９が回転する際に、永久磁石ＩＭ１がダクトＤＵ１と対向し、永久磁石ＩＭ２がダクトＤＵ３と対向している時を考える。このような時、永久磁石ＩＭ１のＮ極から出た磁力線は、ダクトＤＵ１、ヨークＯＹ１０１及びダクトＤＵ３を通って、永久磁石ＩＭ２のＳ極に入る。また、永久磁石ＩＭ２のＮ極から出た磁力線は、ヨークＩＹ１を通って、永久磁石ＩＭ１のＳ極に入る。そのため、永久磁石ＩＭ１、ヨークＯＹ１０１、永久磁石ＩＭ２及びヨークＩＹ１よりなる磁気回路が形成され、ダクトＤＵ１に印加される磁場の強度は、時間変化において最大となり、ダクトＤＵ３に印加される磁場の強度は、時間変化において最大となる。また、ダクトＤＵ２に印加される磁場の強度は、時間変化において最小（略零に等しい）となり、ダクトＤＵ４に印加される磁場の強度は、時間変化において最小（略零に等しい）となる。
【００６４】
次に、磁場発生部９が図５に示す状態から９０°回転し、永久磁石ＩＭ１がダクトＤＵ２と対向し、永久磁石ＩＭ２がＤＵ４と対向している時を考える。このような時、ダクトＤＵ２に印加される磁場の強度は、時間変化において最大となり、ダクトＤＵ４に印加される磁場の強度は、時間変化において最大となり、ダクトＤＵ１に印加される磁場の強度は、時間変化において最小（略零に等しい）となり、ダクトＤＵ３に印加される磁場の強度は、時間変化において最小（略零に等しい）となる。
【００６５】
従って、回転駆動部４により回転軸７ａを中心として磁場発生部９を回転させる際に、ダクトＤＵ１、ＤＵ２、ＤＵ３及びＤＵ４の各々に印加される磁場の強度の、増加と減少とが、即ち増減が、繰り返される。そして、ダクトＤＵ１、ＤＵ２、ＤＵ３及びＤＵ４の各々に印加される磁場の増加と減少とが繰り返される際に、磁気作業物質１４の、温度の上昇と下降とが、即ち温度の増減が、繰り返され、磁気作業物質１４の温度が上昇又は下降する際に、磁気作業物質１４が温熱又は冷熱を発生することができる。
【００６６】
ところが、比較例では、前述したように、回転軸７ａを中心として熱発生部１１よりも外周側にヨークＯＹ１０１が設けられていない場合に比べれば、熱発生部１１に印加される磁場の強度を大きくすることができるものの、ヨークＯＹ１０１自体は、磁場を発生するものではない。つまり、比較例では、熱発生部１１よりも外周側に磁場を発生する磁場発生部が設けられていない。そのため、図５に示す回転角度位置において、ダクトＤＵ１に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることは困難であり、ダクトＤＵ３に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることは困難である。
【００６７】
また、永久磁石ＩＭ１及びＩＭ２が発生する磁場を強くした場合でも、永久磁石ＩＭ１及びＩＭ２が発生する磁場がヨークＯＹ１０１が飽和する磁場よりも強い磁場の場合には、永久磁石ＩＭ１のＮ極から出た磁力線は、ヨークＯＹ１０１を通りにくくなる。そのため、図５に示す回転角度位置において、ダクトＤＵ１に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることは困難であり、ダクトＤＵ３に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることは困難である。
【００６８】
このように、ダクトＤＵに印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができない場合には、磁気作業物質１４の温度の時間変化における最大値と最小値との差を大きくすることができない。従って、磁気作業物質１４が発生する温熱又は冷熱を大きくすることができず、磁気ヒートポンプ装置の運転能力を大きくすることができない。
【００６９】
一方、図２に示すように、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置では、回転子５は、磁場発生部９よりも外周側に回転軸７ａを中心として回転可能に設けられ、且つ、磁場を発生する磁場発生部１０を有し、磁場発生部１０は、複数の永久磁石ＯＭを含む。磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿ってハルバッハ（Halbach）配列されている。そして、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置では、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿ってハルバッハ配列されている。
【００７０】
ここで、磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度を、例えば、回転軸７ａに垂直な断面において、回転軸７ａを中心とした回転方向における、ある永久磁石ＯＭの内周の中心位置から、回転軸７ａを中心とした径方向において内周側即ち中心側にある距離ＬＲ１だけ離れた位置ＰＳ１における磁場の強度であると定義する。このような場合、磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度を、回転軸７ａに垂直な断面において、回転軸７ａを中心とした回転方向における、当該永久磁石ＯＭの外周の中心位置から、回転軸７ａを中心とした径方向において外周側に距離ＬＲ２だけ離れた位置ＰＳ２における磁場の強度であると定義することができる。なお、距離ＬＲ２を距離ＬＲ１と等しくすることができる。
【００７１】
回転駆動部４は、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する。前述したように、磁場発生部１０を回転軸７ａを中心として回転駆動する方法は、特に限定されず、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する方法も、特に限定されない。しかし、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する方法として、例えば図３及び図４に示す方法が挙げられる。
【００７２】
図３に示す例では、前述したように、磁場発生部９が回転部７ｃを介して回転軸７ａに固定されることにより、磁場発生部９は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。また、磁場発生部１０が回転軸７ｂを中心として回転可能に設けられた回転体７ｄと、ギヤ７ｅを介して噛合されることにより、磁場発生部１０は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。回転軸７ａは、モータ８ａの回転軸と接続され、回転軸７ｂは、モータ８ｂの回転軸と接続されている。そして、回転駆動部４は、制御部４ａを有し、制御部４ａが、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転するように、モータ８ａにより、回転軸７ａを中心として磁場発生部９を回転駆動し、モータ８ｂにより、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０を回転駆動する。
【００７３】
熱発生部１１は、固定部１２ａに接続されることにより、固定されている。磁場発生部９は、回転部７ｃ及びベアリング７ｆを介して固定部１２ａに支持されることにより、固定部１２ａに対して回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。磁場発生部１０は、回転部７ｇ及びベアリング７ｈを介して固定部１２ａに支持されることにより、固定部１２ａに対して回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。
【００７４】
図４に示す例でも、図３に示す例と同様に、磁場発生部９は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。一方、図４に示す例では、図３に示す例と異なり、磁場発生部１０が回転軸７ｂを中心として回転可能に設けられた回転体７ｄとギヤ７ｅを介して噛合され、回転軸７ｂを介して回転体７ｄと一体的に回転可能に設けられたギヤ７ｉがギヤ７ｊを介して回転軸７ａと噛合されることにより、磁場発生部１０は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。回転軸７ａは、モータ８ａの回転軸と接続されている。そして、回転駆動部４は、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転するように、モータ８ａにより、回転軸７ａを中心として磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する。なお、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転する場合として、例えば回転軸７ａを中心としたときの磁場発生部９の角速度と、回転軸７ａを中心としたときの磁場発生部１０の角速度とを、互いに等しくする場合が挙げられる。
【００７５】
また、複数の永久磁石ＯＭが、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されている場合とは、具体的には、例えば次のように配列されている場合が含まれる。
【００７６】
図２に示すように、磁場発生部１０は、回転軸７ａを中心とした磁場発生部１０の回転方向、即ち回転軸７ａを中心とした周方向に沿って順次配置された、永久磁石ＯＭ１、永久磁石群ＯＧ１、永久磁石ＯＭ２及び永久磁石群ＯＧ２を有する。
【００７７】
永久磁石群ＯＧ１は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ３１を含み、永久磁石群ＯＧ２は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ３２を含む。永久磁石ＯＭ１、複数の永久磁石ＯＭ３１、永久磁石ＯＭ２、及び、複数の永久磁石ＯＭ３２は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って円環状に配列されている。即ち、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置では、複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って全周に亘ってハルバッハ配列されている。
【００７８】
なお、図２では、永久磁石ＯＭ１、複数の永久磁石ＯＭ３１、永久磁石ＯＭ２、及び、複数の永久磁石ＯＭ３２の各々の磁化の向きを矢印により示している（図７、図９乃至図１４、図１７、図１９及び図２０における永久磁石ＯＭの磁化の向きについても同様）。
【００７９】
永久磁石ＯＭ１は、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ１の外周側に配置されたＮ極と、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ１の内周側に配置されたＳ極と、を含む。永久磁石ＯＭ２は、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ２の外周側に配置されたＳ極と、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ２の内周側に配置されたＮ極と、を含む。
【００８０】
複数の永久磁石ＯＭ３１の各々は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ１側に配置されたＳ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ１側と反対側に配置されたＮ極と、を含む。複数の永久磁石ＯＭ３２の各々は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ１側に配置されたＳ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ１側と反対側に配置されたＮ極と、を含む。
【００８１】
なお、本実施の形態では、Ｎ極を例えば第１極性を有する磁極と定義し、Ｓ極を例えば第１極性と反対の第２極性を有する磁極と定義する。しかし、本実施の形態において、全てのＮ極と全てのＳ極とを入れ替え、Ｓ極を例えば第１極性を有する磁極と定義し、Ｎ極を例えば第１極性と反対の第２極性を有する磁極と定義してもよい。
【００８２】
このように複数の永久磁石を配置することにより、永久磁石ＯＭ１のＳ極に入る磁力線は、永久磁石ＯＭ１と隣り合う永久磁石ＯＭ３１のＳ極、及び、永久磁石ＯＭ１と隣り合う永久磁石ＯＭ３２のＳ極、のいずれからも出たものではないため、永久磁石ＯＭ１よりも内周側に大きく広がる。しかし、永久磁石ＯＭ１のＮ極から出た磁力線は、永久磁石ＯＭ１と隣り合う永久磁石ＯＭ３１のＳ極、及び、永久磁石ＯＭ１と隣り合う永久磁石ＯＭ３２のＳ極のいずれかに入るため、永久磁石ＯＭ１よりも外周側にはあまり広がらない。そのため、永久磁石ＯＭ１よりも内周側における磁場の強度が、永久磁石ＯＭ１よりも外周側における磁場の強度よりも大きい。
【００８３】
また、永久磁石ＯＭ２のＮ極から出た磁力線は、永久磁石ＯＭ２と隣り合う永久磁石ＯＭ３１のＮ極、及び、永久磁石ＯＭ２と隣り合う永久磁石ＯＭ３２のＮ極、のいずれにも入らないため、永久磁石ＯＭ２よりも内周側に大きく広がる。しかし、永久磁石ＯＭ２のＳ極に入る磁力線は、永久磁石ＯＭ２と隣り合う永久磁石ＯＭ３１のＮ極、及び、永久磁石ＯＭ２と隣り合う永久磁石ＯＭ３２のＮ極のいずれかから出たものであるため、永久磁石ＯＭ２よりも外周側にはあまり広がらない。そのため、永久磁石ＯＭ２よりも内周側における磁場の強度が、永久磁石ＯＭ２よりも外周側における磁場の強度よりも大きい。
【００８４】
永久磁石ＯＭがこのように配置された場合、永久磁石ＩＭ１、及び、永久磁石ＩＭ２は、永久磁石ＩＭ１が永久磁石ＯＭ１と回転軸７ａとの間に位置するときに、永久磁石ＩＭ２が永久磁石ＯＭ２と回転軸７ａとの間に位置するように、配置される。そして、回転駆動部４は、永久磁石ＯＭ１及び永久磁石ＩＭ１のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する。
【００８５】
従って、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置では、本実施の形態における永久磁石ＩＭ１として、例えば比較例における永久磁石ＩＭ１（図５参照）の磁化と等しい磁化を有する永久磁石を用いた場合でも、比較例の磁気ヒートポンプ装置に比べ、ダクトＤＵに印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができる。また、本実施の形態における永久磁石ＩＭ２として、例えば比較例における永久磁石ＩＭ２（図５参照）の磁化と等しい磁化を有する永久磁石を用いた場合も、同様である。
【００８６】
即ち、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置は、複数の永久磁石ＩＭを有し、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられた磁場発生部９と、複数の永久磁石ＯＭを有し、磁場発生部９よりも外周側に回転軸７ａを中心として回転可能に設けられた磁場発生部１０と、を備えている。また、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置は、複数のダクトＤＵを含み、磁場発生部９の外周と磁場発生部１０の内周との間に設けられた熱発生部１１を備えている。そして、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石は、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、回転軸７ａを中心とした磁場発生部１０の回転方向に沿ってハルバッハ配列されている。回転駆動部４は、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する。
【００８７】
このような本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置によれば、磁気作業物質１４に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができ、磁気作業物質１４の温度の時間変化における最大値と最小値との差を大きくすることができる。そのため、磁気作業物質１４が発生する温熱又は冷熱を大きくすることができ、磁気ヒートポンプ装置の運転能力を大きくすることができる。これにより、運転能力の高いヒートポンプが得られるので、フロンガスを熱交換媒体として用いる蒸気圧縮方式のヒートポンプを置き換えることができ、地球温暖化の原因となるフロンガスの使用量を削減することができる。
【００８８】
なお、複数の永久磁石ＯＭがハルバッハ配列されていない場合でも、比較例の磁気ヒートポンプ装置に比べれば、磁気作業物質１４に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができる。しかし、複数の永久磁石ＯＭがハルバッハ配列されていない場合、複数の永久磁石ＯＭがハルバッハ配列されている本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置に比べて、磁気作業物質１４に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができない。
【００８９】
また、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転しない場合、ある磁場発生部９によりある磁気作業物質１４に印加される磁場の強度が最大になる時刻と、磁場発生部１０によりその磁気作業物質１４に印加される磁場の強度が最大になる時刻とが一致しない。そのため、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転する場合、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転しない場合に比べて、磁気作業物質１４に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができる。
【００９０】
また、本実施の形態における永久磁石ＯＭ１、永久磁石ＯＭ２、複数の永久磁石ＯＭ３１、及び、複数の永久磁石ＯＭ３２の各々として、例えばネオジウム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）などの強磁性合金よりなる永久磁石を用いることができる。なお、永久磁石ＩＭ１及び永久磁石ＩＭ２についても、同様である。
【００９１】
また、図２に示す例では、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０の内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って最大になる永久磁石ＯＭの数、即ち、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数は、２（永久磁石ＯＭ１及びＯＭ２）である。しかし、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数は２に限定されず、任意の偶数にすることができる。また、図２に示す例では、ダクトＤＵの数は４であるが、ダクトＤＵの数は４に限定されず、複数のダクトＤＵの各々に磁場の印加と除去を交互に行うためには、ダクトＤＵの数を、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数の倍数にすることができる。なお、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭとは、回転軸７ａを中心とした径方向に沿った磁化を有する永久磁石ＯＭを意味する。
【００９２】
図２に示す例では、永久磁石ＯＭ１、５つの永久磁石ＯＭ３１、永久磁石ＯＭ２、及び、５つの永久磁石ＯＭ３２が、回転軸７ａを中心とした磁場発生部１０の回転方向に沿って円環状に配列されている。一方、図２に示す例では、４つのダクトＤＵが、回転軸７ａを中心とした回転方向（周方向）に沿って互いに間隔を空けて配列されている。
【００９３】
具体的には、永久磁石ＯＭ１、５つの永久磁石ＯＭ３１、永久磁石ＯＭ２、及び、５つの永久磁石ＯＭ３２よりなる１２の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って互いに隣り合う永久磁石ＯＭの間の、回転軸７ａを中心とした中心角が、例えば３０°になるように、配置されている。また、４つのダクトＤＵは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って互いに隣り合うダクトＤＵの間の、回転軸７ａを中心とした中心角が、例えば９０°になるように、配置されている。
【００９４】
＜磁気ヒートポンプ装置の冷熱発生動作＞
次に、図２及び図６乃至図８を参照し、磁気ヒートポンプ装置の冷熱発生動作について説明する。図６は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置のロータリー弁の動作を模式的に示す図その１である。図７は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部の構成を模式的に示す図その３である。図８は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置のロータリー弁の動作を模式的に示す図その２である。
【００９５】
図６は、磁場発生部９及び磁場発生部１０を有する回転子５の回転角度位置が、図２に示す回転角度位置であるときの、ロータリー弁１８の動作を模式的に示す。図７に示す回転角度位置は、回転子５が図２に示す回転角度位置から９０°回転したときの回転角度位置である。図８は、磁場発生部９及び磁場発生部１０を有する回転子５の回転角度位置が、図７に示す回転角度位置であるときの、ロータリー弁１８の動作を模式的に示す。
【００９６】
図２及び図６に示す回転角度位置では、ダクトＤＵ１及びＤＵ３に印加される磁場の強度が、時間変化において最大となり、ダクトＤＵ１及びＤＵ３の各々に格納された磁気作業部１３に含まれる磁気作業物質１４の温度が、時間変化において最大となる。一方、ダクトＤＵ２及びＤＵ４に印加される磁場の強度は、時間変化において最小（略零に等しい）となり、ダクトＤＵ２及びＤＵ４の各々に格納された磁気作業部１３に含まれる磁気作業物質１４の温度は、時間変化において最小となる。
【００９７】
また、ロータリー弁１８は、ダクトＤＵ１及びＤＵ３に接続された高温配管ＰＨ１及びＰＨ３が、排熱交換器１７に接続され、ダクトＤＵ２及びＤＵ４に接続された高温配管ＰＨ２及びＰＨ４が、ポンプ１６に接続されるように、切り替えられている。
【００９８】
このような場合、排熱交換器１７で熱交換された熱交換媒体としての水は、ポンプ１６により、ロータリー弁１８を介して高温配管ＰＨ２及びＰＨ４を通ってダクトＤＵ２及びＤＵ４に送られ、ダクトＤＵ２及びＤＵ４で温度が下降した磁気作業部１３により冷却される。そして、ダクトＤＵ２及びＤＵ４で冷却された水は、低温配管ＰＬ２及びＰＬ４を通って冷却器１５に送られ、冷却器１５中で被冷却体１９を冷却する。冷却器１５中で被冷却体１９を冷却した水は、低温配管ＰＬ１及びＰＬ３を通ってダクトＤＵ１及びＤＵ３に送られ、ダクトＤＵ１及びＤＵ３で温度が上昇した磁気作業部１３により加熱される。そして、ダクトＤＵ１及びＤＵ３で加熱された水は、高温配管ＰＨ１及びＰＨ３を通ってロータリー弁１８を介して排熱交換器１７に送られ、排熱交換器１７中で熱交換される。
【００９９】
一方、図７及び図８に示す回転角度位置では、ダクトＤＵ２及びＤＵ４に印加される磁場の強度が、時間変化において最大となり、ダクトＤＵ２及びＤＵ４の各々に格納された磁気作業部１３に含まれる磁気作業物質１４の温度が、時間変化において最大となる。一方、ダクトＤＵ１及びＤＵ３に印加される磁場の強度は、時間変化において最小（略零に等しい）となり、ダクトＤＵ１及びＤＵ３の各々に格納された磁気作業部１３に含まれる磁気作業物質１４の温度は、時間変化において最小となる。
【０１００】
また、ロータリー弁１８は、ダクトＤＵ２及びＤＵ４に接続された高温配管ＰＨ２及びＰＨ４が、排熱交換器１７に接続され、ダクトＤＵ１及びＤＵ３に接続された高温配管ＰＨ１及びＰＨ３が、ポンプ１６に接続されるように、切り替えられている。
【０１０１】
このような場合、排熱交換器１７で熱交換された熱交換媒体としての水は、ポンプ１６により、ロータリー弁１８を介して高温配管ＰＨ１及びＰＨ３を通ってダクトＤＵ１及びＤＵ３に送られ、ダクトＤＵ１及びＤＵ３で温度が下降した磁気作業部１３により冷却される。そして、ダクトＤＵ１及びＤＵ３で冷却された水は、低温配管ＰＬ１及びＰＬ３を通って冷却器１５に送られ、冷却器１５中で被冷却体１９を冷却する。冷却器１５中で被冷却体１９を冷却した水は、低温配管ＰＬ２及びＰＬ４を通ってダクトＤＵ２及びＤＵ４に送られ、ダクトＤＵ２及びＤＵ４で温度が上昇した磁気作業部１３により加熱される。そして、ダクトＤＵ２及びＤＵ４で加熱された水は、高温配管ＰＨ２及びＰＨ４を通ってロータリー弁１８を介して排熱交換器１７に送られ、排熱交換器１７中で熱交換される。
【０１０２】
このように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転させるとともに、磁場発生部９及び磁場発生部１０の回転と同期してロータリー弁１８を切り替えることにより、冷却器１５中で被冷却体１９を連続して冷却することができる。
【０１０３】
図２に示す例では、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石群ＯＧ１の長さＬＧ１、即ち周長は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ１の長さＬＭ１、即ち周長よりも長く、且つ、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ２の長さＬＭ２、即ち周長よりも長い。即ち、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った複数の永久磁石ＯＭ３１の各々の長さＬＭ３１の総和は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ１の長さＬＭ１よりも長く、且つ、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ２の長さＬＭ２よりも長い。
【０１０４】
また、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石群ＯＧ２の長さＬＧ２、即ち周長は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ１の長さＬＭ１、即ち周長よりも長く、且つ、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ２の長さＬＭ２、即ち周長よりも長い。即ち、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った複数の永久磁石ＯＭ３２の各々の長さＬＭ３２の総和は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ１の長さＬＭ１よりも長く、且つ、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ２の長さＬＭ２よりも長い。
【０１０５】
これにより、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ１と永久磁石ＯＭ２との間隔を、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿った永久磁石ＯＭ１及びＯＭ２の各々の長さよりも長くすることができるので、複数のダクトＤＵの各々の温度が下降した時間帯と、複数のダクトＤＵの各々の温度が上昇した時間帯を切り離すことができる。そのため、複数のダクトＤＵの各々の温度が下降又は上昇する際に、各ダクトＤＵの温度が安定し、熱交換媒体としての水を、各ダクトＤＵで温度が下降又は上昇した磁気作業部１３により確実に冷却又は加熱することができる。
【０１０６】
なお、上記特許文献１の図１８には、環状にハルバッハ配列された永久磁石を含む永久磁石群が設けられ、当該永久磁石群の中心に強力な磁場が形成される磁気冷凍装置が記載されている。このとき、磁気作業体が、駆動部により当該永久磁石群の中心で昇降され、磁気作業体の温度の増減が繰り返される際に、磁気作業体が温熱又は冷熱を発生する。
【０１０７】
しかし、上記特許文献１の図１８に記載された磁気冷凍装置では、永久磁石群の中心で１つの磁気作業体が昇降され、その１つの磁気作業体の温度が増減を繰り返すことになるが、これでは冷熱を断続的に発生することになり、冷熱を連続的に発生することができない。従って、上記特許文献１の図１８に記載された磁気冷凍装置では、運転能力を時間的に連続して大きくすることができない。
【０１０８】
また、上記特許文献１の図１９には、環状にハルバッハ配列された永久磁石を含む永久磁石群が、互いに同心に２つ設けられ、２つの永久磁石群のいずれか一方を回動機構により回動させることにより、２つの永久磁石群の中心に形成される磁場の増減を繰り返す磁気冷凍装置が記載されている。このとき、磁気作業体が当該永久磁石群の中心に配置され、磁気作業体の温度が増減を繰り返す際に、磁気作業体が温熱又は冷熱を発生する。
【０１０９】
しかし、上記特許文献１の図１９に記載された磁気冷凍装置では、互いに同心に設けられた２つの永久磁石群の中心に１つの磁気作業体が配置され、その１つの磁気作業体の温度の増減が繰り返されることになるが、これでは冷熱を断続的に発生することになり、冷熱を連続的に発生することができない。従って、上記特許文献１の図１９に記載された磁気冷凍装置では、磁気冷凍装置の運転能力を時間的に連続して大きくすることができない。
【０１１０】
一方、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置においては、回転子５は、磁場発生部９と、磁場発生部９よりも外周側に設けられた磁場発生部１０と、を有する。磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、回転軸７ａを中心とした磁場発生部１０の回転方向に沿ってハルバッハ配列されている。
【０１１１】
このような本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置においては、熱発生部１１に含まれる複数のダクトＤＵは、磁場発生部９の外周と磁場発生部１０の内周との間に設けられている。このとき、磁場発生部９及び磁場発生部１０のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０が回転駆動され、複数の磁気作業部１３の各々に印加される磁場の強度の増減が繰り返され、複数のダクトＤＵの各々にそれぞれ格納された複数の磁気作業部１３の温度の増減が繰り返される際に、複数の磁気作業部１３の各々が互いに異なるタイミングで冷熱を発生することができる。従って、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置では、上記特許文献１に記載された磁気冷凍装置に比べて、磁気ヒートポンプ装置の運転能力を時間的に連続して大きくすることができる。
【０１１２】
なお、上記特許文献１の図１５には、磁場発生手段が、回転可能な円板状又は放射状部材の周端部に複数設けられ、磁気作業体が、磁場発生手段に対向する固定側に複数配設され、磁場発生手段が、磁場発生手段の回転に伴って磁気作業物質に印加される磁場を増減させる磁気冷凍装置が記載されている。
【０１１３】
また、上記特許文献２には、回転子が、円環状ハルバッハ配列の永久磁石磁気回路を対にして間隔を設定した永久磁石組立体を有する磁気冷凍装置が記載されている。
【０１１４】
しかし、上記特許文献１の図１５に記載された、磁場発生手段に対向する固定側に複数配設された磁気作業体に、特許文献２に記載された、円環状ハルバッハ配列の永久磁石磁気回路を組み合わせても、磁気冷凍装置の運転能力を大きくすることができない。なぜなら、特許文献２に記載された永久磁石磁気回路に含まれる複数の永久磁石は、一方の永久磁石磁気回路の、他方の永久磁石磁気回路との対向面側における磁場の強度が、当該対向面側と反対側における磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されているため、上記特許文献１の図１５に記載された磁気作業体に印加される磁場の強度を大きくすることができないからである。
【０１１５】
また、上記特許文献２に記載された磁気冷凍装置を大型化して運転能力を大きくする場合には、永久磁石磁気回路同士の間隔を広げると当該間隔における磁場が弱くなってしまうので、回転軸に沿った方向には大型化できず、径方向に大型化する必要があるが、径方向に大型化する場合、例えば機械的強度を大きくするなど、再び強度設計を行う必要がある。そのため、上記特許文献２に記載された磁気冷凍装置を大型化することは困難である。
【０１１６】
一方、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置を大型化する場合、単純に回転軸７ａを延長し、磁場発生部９、磁場発生部１０及び熱発生部１１を、単純に回転軸７ａに沿った方向に延長すればよい。そのため、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置を容易に大型化することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態において、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭがハルバッハ配列されることにより、磁気作業物質１４が発生する冷熱を大きくする、という技術思想については、被冷却体１９を冷却する冷却用の磁気ヒートポンプ装置だけでなく、被加熱体を加熱する加熱用の磁気ヒートポンプ装置にも適用可能である。このような磁気ヒートポンプ装置においては、被冷却体１９を冷却する冷却用の磁気ヒートポンプ装置と異なるタイミングでロータリー弁１８を切り替えることにより、被冷却体１９を冷却する冷却用の磁気ヒートポンプ装置とは異なるタイミングで熱交換媒体としての水が送られ、冷却器１５改め加熱器中で被冷却体１９改め被加熱体を連続して加熱することができる。
【０１１８】
即ち、回転子５の回転角度位置とロータリー弁１８の切り替えのタイミングとの対応関係を、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置を冷房用の磁気ヒートポンプ装置即ち磁気冷凍装置として動作させる場合における対応関係から変更することにより、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置を暖房用の磁気ヒートポンプ装置として動作させることができる。
【０１１９】
＜実施の形態の第１変形例＞
次に、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第１変形例について説明する。図９は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第１変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【０１２０】
本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置のうち、本体部２以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１２１】
また、本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置の本体部２のうち、磁場発生部１０以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部２の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１２２】
図９に示すように、本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心とした磁場発生部１０の回転方向に沿ってハルバッハ配列されている。そして、本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されている。
【０１２３】
一方、具体的な配列としては、図９に示すように、本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置では、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と異なり、磁場発生部１０は、回転軸７ａを中心とした磁場発生部１０の回転方向に沿って順次配置された、永久磁石群ＯＧ３、継鉄部としてのヨークＯＹ１１、永久磁石群ＯＧ４、及び、継鉄部としてのヨークＯＹ１２を有する。
【０１２４】
即ち、本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置では、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置で、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って全周に亘ってハルバッハ配列された複数の永久磁石のうち一部の永久磁石を、ヨークＯＹ１１及びＯＹ１２に置き換えている。
【０１２５】
永久磁石群ＯＧ３は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ４を含む。永久磁石群ＯＧ４は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ５を含む。複数の永久磁石ＯＭ４と複数の永久磁石ＯＭ５との間にヨークＯＹ１１又はヨークＯＹ１２が配置されることにより、磁場発生部１０に含まれる永久磁石ＯＭの数を削減することができる。
【０１２６】
好適には、永久磁石群ＯＧ３は、複数の永久磁石ＯＭ４として、永久磁石ＯＭ４１、ＯＭ４２及びＯＭ４３を含む。永久磁石ＯＭ４１は、永久磁石群ＯＧ３のヨークＯＹ１１側の端部に配置され、永久磁石ＯＭ４２は、永久磁石ＯＭ４１よりもヨークＯＹ１１側と反対側に配置されている。また、永久磁石ＯＭ４３は、永久磁石群ＯＧ３のヨークＯＹ１１側と反対側、即ちヨークＯＹ１２側の端部に配置されている。
【０１２７】
好適には、永久磁石群ＯＧ４は、複数の永久磁石ＯＭ５として、永久磁石ＯＭ５１、ＯＭ５２及びＯＭ５３を含む。永久磁石ＯＭ５１は、永久磁石群ＯＧ４のヨークＯＹ１１側の端部に配置され、永久磁石ＯＭ５２は、永久磁石ＯＭ５１よりもヨークＯＹ１１側と反対側に配置されている。また、永久磁石ＯＭ５３は、永久磁石群ＯＧ４のヨークＯＹ１１側と反対側、即ちヨークＯＹ１２側の端部に配置されている。
【０１２８】
永久磁石ＯＭ４２は、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ４２の外周側に配置されたＮ極と、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ４２の内周側に配置されたＳ極と、を含む。永久磁石ＯＭ４１は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ４２側に配置されたＳ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ４２側と反対側に配置されたＮ極と、を含む。永久磁石ＯＭ４３は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ４２側に配置されたＳ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ４２側と反対側に配置されたＮ極と、を含む。
【０１２９】
永久磁石ＯＭ５２は、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ５２の外周側に配置されたＳ極と、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＯＭ５２の内周側に配置されたＮ極と、を含む。永久磁石ＯＭ５１は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ５２側に配置されたＮ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ５２側と反対側に配置されたＳ極と、を含む。永久磁石ＯＭ５３は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ５２側に配置されたＮ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＯＭ５２側と反対側に配置されたＳ極と、を含む。
【０１３０】
永久磁石ＩＭ１及び永久磁石ＩＭ２は、永久磁石ＩＭ１が永久磁石ＯＭ４２と回転軸７ａとの間に位置するときに、永久磁石ＩＭ２が永久磁石ＯＭ５２と回転軸７ａとの間に位置するように、配置される。また、回転駆動部４は、永久磁石ＯＭ４２及び永久磁石ＩＭ１のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する。
【０１３１】
なお、本第１変形例では、Ｎ極を例えば第３極性を有する磁極と定義し、Ｓ極を例えば第３極性と反対の第４極性を有する磁極と定義する。しかし、本第１変形例においても、実施の形態と同様に、全てのＮ極と全てのＳ極とを入れ替え、Ｓ極を例えば第３極性を有する磁極と定義し、Ｎ極を例えば第３極性と反対の第４極性を有する磁極と定義してもよい。
【０１３２】
このように複数の永久磁石を配置することにより、永久磁石ＯＭ４２のＳ極に入る磁力線は、永久磁石ＯＭ４２と隣り合う永久磁石ＯＭ４１のＳ極、及び、永久磁石ＯＭ４２と隣り合う永久磁石ＯＭ４３のＳ極、のいずれからも出たものではないため、永久磁石ＯＭ４２よりも内周側に大きく広がる。しかし、永久磁石ＯＭ４２のＮ極から出た磁力線は、永久磁石ＯＭ４２と隣り合う永久磁石ＯＭ４１のＳ極、及び、永久磁石ＯＭ４２と隣り合う永久磁石ＯＭ４３のＳ極のいずれかに入るため、永久磁石ＯＭ４２よりも外周側にはあまり広がらない。そのため、永久磁石ＯＭ４２よりも内周側における磁場の強度が、永久磁石ＯＭ４２よりも外周側における磁場の強度よりも大きい。
【０１３３】
また、永久磁石ＯＭ５２のＮ極から出た磁力線は、永久磁石ＯＭ５２と隣り合う永久磁石ＯＭ５１のＮ極、及び、永久磁石ＯＭ５２と隣り合う永久磁石ＯＭ５３のＮ極、のいずれにも入らないため、永久磁石ＯＭ５２よりも内周側に大きく広がる。しかし、永久磁石ＯＭ５２のＳ極に入る磁力線は、永久磁石ＯＭ５２と隣り合う永久磁石ＯＭ５１のＮ極、及び、永久磁石ＯＭ５２と隣り合う永久磁石ＯＭ５３のＮ極のいずれかから出たものであるため、永久磁石ＯＭ５２よりも外周側にはあまり広がらない。そのため、永久磁石ＯＭ５２よりも内周側における磁場の強度が、永久磁石ＯＭ５２よりも外周側における磁場の強度よりも大きい。
【０１３４】
従って、本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置では、本第１変形例における永久磁石ＩＭ１として、例えば比較例における永久磁石ＩＭ１（図５参照）の磁化と等しい磁化を有する永久磁石を用いた場合でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、比較例の磁気ヒートポンプ装置に比べ、ダクトＤＵに印加される磁場の強度の時間変化における最大値を大きくすることができる。また、本第１変形例における永久磁石ＩＭ２として、例えば比較例における永久磁石ＩＭ２（図５参照）の磁化と等しい磁化を有する永久磁石を用いた場合も、同様である。
【０１３５】
それに加えて、本第１変形例の磁気ヒートポンプ装置では、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置で、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って全周に亘ってハルバッハ配列された複数の永久磁石のうち一部の永久磁石を、ヨークＯＹ１１及びＯＹ１２に置き換えている。そのため、永久磁石群ＯＧ３及びＯＧ４によりヨークＯＹ１１及びＯＹ１２に印加される磁場が、ヨークＯＹ１１及びＯＹ１２が飽和する磁場以下であれば、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置に比べ、磁場発生部１０に含まれる永久磁石の数を削減することができるので、磁気ヒートポンプ装置の製造コストを低減することができる。
【０１３６】
なお、ヨークＯＹ１１及びＯＹ１２として、ヨークＩＹ１と同様に、例えばＪＩＳにおいてＳＳ４００と称される鋼材を用いることができる。
【０１３７】
＜実施の形態の第２変形例＞
次に、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第２変形例について説明する。図１０は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第２変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。図１１は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第２変形例の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。図１２は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第２変形例の更に他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【０１３８】
本第２変形例の磁気ヒートポンプ装置のうち、本体部２以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１３９】
また、本第２変形例の磁気ヒートポンプ装置の本体部２のうち、熱発生部１１以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部２の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１４０】
図１０に示すように、本第２変形例では、実施の形態と異なり、複数のダクトＤＵは、回転軸７ａの周りに円環状に配列されている。これにより、磁場発生部１０の回転方向に沿って配列されているダクトＤＵの数を増加させることができ、複数のダクトＤＵの各々に格納された磁気作業部１３に含まれる磁気作業物質１４の量の総和を増加させることができる。そのため、本第２変形例の磁気ヒートポンプ装置では、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置に比べ、磁気ヒートポンプ装置の運転能力を更に大きくすることができる。
【０１４１】
図１０に示す例では、図２に示した例と同様に、永久磁石ＯＭ１、５つの永久磁石ＯＭ３１、永久磁石ＯＭ２、及び、５つの永久磁石ＯＭ３２が、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って円環状に配列されている。一方、図１０に示す例では、図２に示した例とは異なり、１２のダクトＤＵが、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って円環状に配列されている。
【０１４２】
具体的には、永久磁石ＯＭ１、５つの永久磁石ＯＭ３１、永久磁石ＯＭ２、及び、５つの永久磁石ＯＭ３２よりなる１２の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って互いに隣り合う永久磁石ＯＭの間の、回転軸７ａを中心とした中心角が、例えば３０°になるように、配置されている。また、１２のダクトＤＵは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って互いに隣り合うダクトＤＵの間の、回転軸７ａを中心とした中心角が、例えば３０°になるように、配置されている。
【０１４３】
前述したように、ダクトＤＵの数は４に限定されず、ダクトＤＵの数を、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数の倍数にすることができる。図１０に示す例では、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数を２にし、ダクトＤＵの数を２の倍数である１２にしている。
【０１４４】
なお、本第２変形例の他の例を図１１に示すように、本第２変形例では、実施の形態の第１変形例と同様に、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って全周に亘ってハルバッハ配列された複数の永久磁石のうち一部の永久磁石を、ヨークＯＹ１１及びＯＹ１２に置き換えてもよい。
【０１４５】
また、前述したように、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数は２に限定されず、任意の偶数にすることができ、ダクトＤＵの数は４に限定されず、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数の倍数にすることができる。本第２変形例の更に他の例を図１２に示すように、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数を４にし、ダクトＤＵの数を４の倍数である１２にしてもよい。内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数を４にした場合、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数を２にした場合に比べて、磁場発生部９及び磁場発生部１０が一回転する間に磁気作業物質１４の温度が増減を繰り返す回数を、２回から４回に増加させることができる。
【０１４６】
＜実施の形態の第３変形例＞
次に、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第３変形例について説明する。図１３は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第３変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。図１４は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第３変形例の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【０１４７】
本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置のうち、本体部２以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１４８】
また、本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置の本体部２のうち、磁場発生部１０以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部２の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１４９】
図１３に示すように、本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心とした磁場発生部１０の回転方向に沿ってハルバッハ配列されている。そして、本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されている。
【０１５０】
しかし、図１３に示す磁場発生部１０における永久磁石ＯＭの配置は、永久磁石ＯＭ１から永久磁石群ＯＧ１にかけて、回転軸７ａを中心として磁化の方向を少しずつ変化させ、その角度の範囲が、回転軸７ａを中心として永久磁石ＩＭ１が配置されている角度の範囲に略等しい点で、図２に示す磁場発生部１０における永久磁石ＯＭの配置と異なる。なお、図１３に示すように、永久磁石ＯＭ２から永久磁石群ＯＧ１にかけての磁化の方向の変化、永久磁石ＯＭ１から永久磁石群ＯＧ２にかけての磁化の方向の変化、永久磁石ＯＭ２から永久磁石群ＯＧ２にかけての磁化の方向の変化についても、永久磁石ＯＭ１から永久磁石群ＯＧ１にかけての磁化の方向の変化と同様に、図２に示す場合と異なる。
【０１５１】
具体的な配列としては、図１３に示すように、本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置では、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と異なり、磁場発生部１０は、永久磁石群ＯＧ５、ＯＧ６、ＯＧ７及びＯＧ８を有する。永久磁石群ＯＧ５は、永久磁石ＯＭ１と永久磁石群ＯＧ１との間に配置され、永久磁石群ＯＧ６は、永久磁石ＯＭ２と永久磁石群ＯＧ１との間に配置され、永久磁石群ＯＧ７は、永久磁石ＯＭ１と永久磁石群ＯＧ２との間に配置され、永久磁石群ＯＧ８は、永久磁石ＯＭ２と永久磁石群ＯＧ２との間に配置されている。
【０１５２】
永久磁石群ＯＧ５は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ６を含む。複数の永久磁石ＯＭ６の各々における磁化の方向は、回転軸７ａを中心とした径方向に対して傾斜角θ１で傾斜している。永久磁石群ＯＧ５に含まれる複数の永久磁石ＯＭ６の各々における傾斜角θ１は、永久磁石群ＯＧ５の永久磁石ＯＭ１側から永久磁石群ＯＧ５の永久磁石群ＯＧ１側に向かって、増加している。即ち、回転軸７ａを中心とした回転方向において互いに隣り合ういずれの２つの永久磁石ＯＭ６についても、当該２つの永久磁石ＯＭ６のうち、永久磁石群ＯＧ１側の永久磁石ＯＭ６における傾斜角θ１の方が、当該２つの永久磁石ＯＭ６のうち、永久磁石ＯＭ１側（永久磁石群ＯＧ１側と反対側）の永久磁石ＯＭ６における傾斜角θ１よりも大きい。
【０１５３】
永久磁石群ＯＧ６は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ７を含む。複数の永久磁石ＯＭ７の各々における磁化の方向は、回転軸７ａを中心とした径方向に対して傾斜角θ２で傾斜している。永久磁石群ＯＧ６に含まれる複数の永久磁石ＯＭ７の各々における傾斜角θ２は、永久磁石群ＯＧ６の永久磁石ＯＭ２側から永久磁石群ＯＧ６の永久磁石群ＯＧ１側に向かって、増加している。即ち、回転軸７ａを中心とした回転方向において互いに隣り合ういずれの２つの永久磁石ＯＭ７についても、当該２つの永久磁石ＯＭ７のうち、永久磁石群ＯＧ１側の永久磁石ＯＭ７における傾斜角θ２の方が、当該２つの永久磁石ＯＭ７のうち、永久磁石ＯＭ２側（永久磁石群ＯＧ１側と反対側）の永久磁石ＯＭ７における傾斜角θ２よりも大きい。
【０１５４】
永久磁石群ＯＧ７は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ８を含む。複数の永久磁石ＯＭ８の各々における磁化の方向は、回転軸７ａを中心とした径方向に対して傾斜角θ３で傾斜している。永久磁石群ＯＧ７に含まれる複数の永久磁石ＯＭ８の各々における傾斜角θ３は、永久磁石群ＯＧ７の永久磁石ＯＭ１側から永久磁石群ＯＧ７の永久磁石群ＯＧ２側に向かって、増加している。即ち、回転軸７ａを中心とした回転方向において互いに隣り合ういずれの２つの永久磁石ＯＭ８についても、当該２つの永久磁石ＯＭ８のうち、永久磁石群ＯＧ２側の永久磁石ＯＭ８における傾斜角θ３の方が、当該２つの永久磁石ＯＭ８のうち、永久磁石ＯＭ１側（永久磁石群ＯＧ２側と反対側）の永久磁石ＯＭ８における傾斜角θ３よりも大きい。
【０１５５】
永久磁石群ＯＧ８は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ９を含む。複数の永久磁石ＯＭ９の各々における磁化の方向は、回転軸７ａを中心とした径方向に対して傾斜角θ４で傾斜している。永久磁石群ＯＧ８に含まれる複数の永久磁石ＯＭ９の各々における傾斜角θ４は、永久磁石群ＯＧ８の永久磁石ＯＭ２側から永久磁石群ＯＧ８の永久磁石群ＯＧ２側に向かって、増加している。即ち、回転軸７ａを中心とした回転方向において互いに隣り合ういずれの２つの永久磁石ＯＭ９についても、当該２つの永久磁石ＯＭ９のうち、永久磁石群ＯＧ２側の永久磁石ＯＭ９における傾斜角θ４の方が、当該２つの永久磁石ＯＭ９のうち、永久磁石ＯＭ２側（永久磁石群ＯＧ２側と反対側）の永久磁石ＯＭ９における傾斜角θ４よりも大きい。
【０１５６】
本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置では、永久磁石ＯＭ１と永久磁石群ＯＧ１との間、及び、永久磁石ＯＭ２と永久磁石群ＯＧ１との間で、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って、磁化の方向を少しずつ変化させる。また、本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置では、永久磁石ＯＭ１と永久磁石群ＯＧ２との間、及び、永久磁石ＯＭ２と永久磁石群ＯＧ２との間で、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って、磁化の方向を少しずつ変化させる。即ち、本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置では、ハルバッハ配列された永久磁石の磁化の方向を、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置に比べて、滑らかに変化させる。
【０１５７】
これにより、磁場発生部９及び磁場発生部１０が発生する磁場の強度が、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って、細かく変動することを防止又は抑制することができる。そのため、磁場の強度の変動に伴って熱発生部１１が温熱又は冷熱を発生するタイミングとロータリー弁の切り替えのタイミングとがずれることを防止又は抑制することができる。従って、熱取り出し部３（図１参照）が温熱又は冷熱を取り出す効率を向上させることができる。
【０１５８】
なお、永久磁石群ＯＧ５、ＯＧ６、ＯＧ７及びＯＧ８のうち、全てが設けられることが好ましいものの、少なくともいずれか１群が設けられていればよい。少なくとも１群が設けられていれば、永久磁石群ＯＧ５、ＯＧ６、ＯＧ７及びＯＧ８のいずれも設けられていない実施の形態に比べ、磁場の強度が回転方向に沿って細かく変動することを防止又は抑制する効果が得られる。
【０１５９】
図１３は、永久磁石群ＯＧ５に含まれる永久磁石ＯＭ６の個数、永久磁石群ＯＧ６に含まれる永久磁石ＯＭ７の個数、永久磁石群ＯＧ７に含まれる永久磁石ＯＭ８の個数、及び、永久磁石群ＯＧ８に含まれる永久磁石ＯＭ９の個数が、それぞれ２個である例を示す。一方、図１４は、永久磁石群ＯＧ５に含まれる永久磁石ＯＭ６の個数、永久磁石群ＯＧ６に含まれる永久磁石ＯＭ７の個数、永久磁石群ＯＧ７に含まれる永久磁石ＯＭ８の個数、及び、永久磁石群ＯＧ８に含まれる永久磁石ＯＭ９の個数が、４個である例を示す。また、図示は省略するが、永久磁石群ＯＧ５に含まれる永久磁石ＯＭ６の個数、永久磁石群ＯＧ６に含まれる永久磁石ＯＭ７の個数、永久磁石群ＯＧ７に含まれる永久磁石ＯＭ８の個数、及び、永久磁石群ＯＧ８に含まれる永久磁石ＯＭ９の個数を、８個にすることもできる。
【０１６０】
永久磁石ＯＭ７等の個数を、図１３に示す２個から、図１４に示す４個、更には図示は省略するが８個、と順次変更することによって、ハルバッハ配列された永久磁石の磁化の方向を、順次更に滑らかに変化させることができ、熱取り出し部３が温熱又は冷熱を取り出す効率を、順次更に向上させることができる。なお、図１４では、図１３で図示した傾斜角θ１、θ２、θ３及びθ４の図示を省略している。
【０１６１】
次に、磁場解析ソフトウェア（商品名：ＥＬＦ／ＭＡＧＩＣ、株式会社エルフ製）を用いて、磁場発生部９及び磁場発生部１０が発生する磁場の強度を計算した例を例示して説明する。ここでは、計算例１として、図２に示した磁場発生部９及び磁場発生部１０が発生する磁場を計算し、計算例２として、図１４に示す磁場発生部９及び磁場発生部１０が発生する磁場を計算した。
【０１６２】
図１５は、計算例１の磁場発生部が発生する磁場の強度を計算した結果を示すグラフである。図１６は、計算例２の磁場発生部が発生する磁場の強度を計算した結果を示すグラフである。図１５及び図１６では、図２及び図１４の紙面内における鉛直上向きの方向を、角度Θ＝９０°により表し、図２及び図１６の紙面内における水平左向き（又は水平右向き）の方向を、角度Θ＝０°により表す。
【０１６３】
図１６では、永久磁石ＯＭ１と永久磁石ＩＭ１との間の空隙を空隙ＧＰ１（図１４参照）とし、空隙ＧＰ１における、永久磁石ＩＭ１側の位置、中央位置、永久磁石ＯＭ１側の位置を、位置ＰＳ３、ＰＳ４、ＰＳ５（図１４参照）としたとき、位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５における磁場の強度を計算している。なお、図２では、空隙ＧＰ１、並びに、位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５の図示を省略しているが、図１５でも、図２において、図１４の位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５と同じ位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５における磁場の強度を計算している。
【０１６４】
図１５に示すように、計算例１では、Θ＝９０°の角度からΘ＝７５°付近の角度にかけての範囲で、位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５の各々の位置における磁場の強さが異なる。また、位置ＰＳ５、即ち永久磁石ＯＭ１側の位置における磁場の強さの角度依存性において、Θ＝７５°付近の角度で磁場の強さの極大点、即ちピークが観察される。そのため、位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５における磁場の強度は、Θ＝９０°の角度からΘ＝５０°付近の角度にかけて滑らかに減少していない。
【０１６５】
一方、図１６に示すように、計算例２では、Θ＝９０°の角度からΘ＝０°の角度にかけての広い範囲で、位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５のいずれの位置における磁場の強さも略等しく、Θ＝９０°付近の角度で磁場の強さは最大となり、その最大値も位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５のいずれの位置の間でも略等しい。また、位置ＰＳ５における磁場の強さの角度依存性において、著しい極大点は観察されない。そのため、位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５における磁場の強度は、Θ＝９０°の角度からΘ＝５０°付近の角度にかけて滑らかに減少している。
【０１６６】
このことから、本第３変形例の磁気ヒートポンプ装置において、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置に比べ、磁場発生部９及び磁場発生部１０が発生する磁場の強度が、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って、細かく変動することを防止又は抑制できることが明らかになった。
【０１６７】
なお、図１４に示す永久磁石ＯＭの配置では、図１６に示すように、位置ＰＳ３、ＰＳ４及びＰＳ５における磁場の強度は、Θの減少に伴ってΘ＝８０°付近の角度で減少するので、磁場の強さが大きい角度の範囲は、Θ≦９０°の範囲では、Θ＞８０°程度の範囲である。しかし、永久磁石ＯＭ１並びに永久磁石群ＯＧ５及びＯＧ７が配置されている角度の範囲や永久磁石ＯＭ２並びに永久磁石群ＯＧ６及びＯＧ８が配置されている角度の範囲を、回転軸７ａを中心として永久磁石ＩＭ１が配置されている角度の範囲よりも広くすることによって、磁場の強さが大きい角度の範囲を、より広くすることができる。
【０１６８】
また、本第３変形例でも、実施の形態の第２変形例と同様に、複数のダクトＤＵは、回転軸７ａの周りに円環状に配列されていてもよい。
【０１６９】
また、実施の形態の第１変形例と、本第３変形例とを組み合わせ、図９に示すようにハルバッハ配列された複数の永久磁石のうち一部の永久磁石をヨークに置き換えた状態で、図１３に示すように回転方向に沿って磁化の方向を少しずつ変化させてもよい。このとき、図９に示した永久磁石群ＯＧ３は、永久磁石ＯＭ４１と永久磁石ＯＭ４２との間に配置された永久磁石群ＯＧ５（図１３参照）を含むことになる。
【０１７０】
このような場合でも、図１３を用いて説明したのと同様に、永久磁石群ＯＧ５は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＯＭ６を含むことになる。複数の永久磁石ＯＭ６の各々における磁化の方向は、回転軸７ａを中心とした径方向に対して傾斜角θ１で傾斜することになる。永久磁石群ＯＧ５に含まれる複数の永久磁石ＯＭ６の各々における傾斜角θ１は、永久磁石群ＯＧ５の永久磁石ＯＭ４２（図９参照）側から永久磁石群ＯＧ５の永久磁石ＯＭ４１（図９参照）側に向かって、増加することになる。即ち、回転軸７ａを中心とした回転方向において互いに隣り合ういずれの２つの永久磁石ＯＭ６についても、当該２つの永久磁石ＯＭ６のうち、永久磁石ＯＭ４１（図９参照）側の永久磁石ＯＭ６における傾斜角θ１の方が、当該２つの永久磁石ＯＭ６のうち、永久磁石ＯＭ４１（図９参照）側と反対側の永久磁石ＯＭ６における傾斜角θ１よりも大きいことになる。
【０１７１】
なお、実施の形態の第１変形例と、本第３変形例とを組み合わせた場合、図９に示した永久磁石群ＯＧ４は、永久磁石ＯＭ５１と永久磁石ＯＭ５２との間に配置された永久磁石群ＯＧ６（図１３参照）を含んでもよい。また、図９に示した永久磁石群ＯＧ３は、永久磁石ＯＭ４２と永久磁石ＯＭ４３との間に配置された永久磁石群ＯＧ７（図１３参照）を含んでもよく、図９に示した永久磁石群ＯＧ４は、永久磁石ＯＭ５２と永久磁石ＯＭ５３との間に配置された永久磁石群ＯＧ８（図１３参照）を含んでもよい。
【０１７２】
＜実施の形態の第４変形例＞
次に、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第４変形例について説明する。図１７は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第４変形例の本体部の構成を模式的に示す図その１である。図１８は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第４変形例の本体部の構成を模式的に示す図その２である。
【０１７３】
本第４変形例の磁気ヒートポンプ装置のうち、本体部２以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１７４】
また、本第４変形例の磁気ヒートポンプ装置の本体部２のうち、磁場発生部９及び磁場発生部１０に代えて熱発生部１１が回転可能であること以外は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部２と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１７５】
図１７に示すように、本第４変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、ハルバッハ配列されている。そして、本第４変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されている。
【０１７６】
また、本第４変形例でも、実施の形態と同様に、永久磁石ＩＭ１、及び、永久磁石ＩＭ２は、永久磁石ＩＭ１が永久磁石ＯＭ１と回転軸７ａとの間に位置するときに、永久磁石ＩＭ２が永久磁石ＯＭ２と回転軸７ａとの間に位置するように、配置される。
【０１７７】
図１７に示すように、本第４変形例では、実施の形態と異なり、磁場発生部９及び磁場発生部１０に代えて熱発生部１１が回転可能である。そのため、本第４変形例では、磁場発生部９は、回転軸７ａ上又は回転軸７ａの周りに設けられ、磁場発生部１０は、回転軸７ａを中心として磁場発生部９よりも外周側に設けられ、熱発生部１１は、磁場発生部９の外周と磁場発生部１０の内周との間に回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。従って、本第４変形例では、回転子５が、熱発生部１１を有し、固定子６が、磁場発生部９及び磁場発生部１０を有することになる。また、複数のダクトＤＵは、回転軸７ａを中心とした回転子５の回転方向、即ち回転軸７ａを中心とした周方向に沿って配列されている。
【０１７８】
本第４変形例では、回転駆動部４は、熱発生部１１を回転駆動する。熱発生部１１を回転駆動する方法として、例えば図１８に示す方法が挙げられる。
【０１７９】
図１８に示す例では、熱発生部１１が回転軸７ｋを中心として回転可能に設けられた回転体７Ｌと、ギヤ７ｍを介して噛合されることにより、熱発生部１１は、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。回転軸７ｋは、モータ８ｃの回転軸と接続されている。そして、回転駆動部４は、熱発生部１１が回転軸７ａを中心として回転駆動されるように、モータ８ｃにより、熱発生部１１を回転駆動する。
【０１８０】
磁場発生部９は、磁場発生部９がヨークＩＹ１を介して固定部１２ａに接続されることにより、固定されている。磁場発生部１０は、磁場発生部１０が固定部１２ａに接続されることにより、固定されている。また、熱発生部１１は、回転部７ｎ並びにベアリング７ｆ及び７ｈを介して固定部１２ａに支持されることにより、固定部１２ａに対して回転軸７ａを中心として回転可能に設けられている。
【０１８１】
本第４変形例では、熱発生部１１は、回転駆動部４により熱発生部１１が回転駆動され、複数の磁気作業部１３の各々に印加される磁場の強度の増減が繰り返され、複数の磁気作業部１３の温度の増減が繰り返される際に、温熱又は冷熱を発生する。
【０１８２】
図１８に示すように、本第４変形例では、ロータリー弁１８（図１参照）の弁体としての回転部７ｎが、回転軸７ａを中心として回転可能に設けられた熱発生部１１と一体的に回転可能に設けられ、且つ、固定部１２ａと摺動部１８ａを介して接続されている。これにより、熱発生部１１が回転駆動される際に、ダクトＤＵに接続された高温配管ＰＨが、ポンプ１６に接続されるか排熱交換器１７に接続されるかを切り替えることができ、ロータリー弁１８を動作させることができる。なお、図１８では、高温配管ＰＨ１及びＰＨ３が、摺動部１８ａを介してロータリー弁１８の弁箱としての固定部１２ａに接続される例が例示されている。
【０１８３】
本第４変形例では、磁場発生部９及び磁場発生部１０に代えて熱発生部１１が回転可能であるが、このような場合でも、実施の形態と略同様の効果を得ることができる。なお、本第４変形例でも、実施の形態の第２変形例と同様に、複数のダクトＤＵは、回転軸７ａの周りに円環状に配列されていてもよい。
【０１８４】
＜実施の形態の第５変形例＞
次に、本実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第５変形例について説明する。図１９は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第５変形例の本体部の構成を模式的に示す図である。図２０は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の第５変形例の他の例の本体部の構成を模式的に示す図である。
【０１８５】
本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置のうち、本体部２以外の部分は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の各部分と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１８６】
また、本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置の本体部２のうち、磁場発生部９以外は、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置の本体部２と同様にすることができ、それらの説明を省略する。
【０１８７】
図１９に示すように、本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿ってハルバッハ配列されている。そして、本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置でも、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と同様に、磁場発生部１０に含まれる複数の永久磁石ＯＭは、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも内周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部１０よりも外周側の磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されている。
【０１８８】
一方、図１９に示すように、本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置では、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と異なり、磁場発生部９は、複数の永久磁石ＩＭを含み、磁場発生部９に含まれる複数の永久磁石ＩＭは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿ってハルバッハ配列されている。そして、本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置では、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置と異なり、磁場発生部９に含まれる複数の永久磁石ＩＭは、回転軸７ａを中心として磁場発生部９よりも外周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部９よりも内周側の磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されている。
【０１８９】
また、複数の永久磁石ＩＭが、回転軸７ａを中心として磁場発生部９よりも外周側の磁場の強度が、回転軸７ａを中心として磁場発生部９よりも内周側の磁場の強度よりも大きくなるように、ハルバッハ配列されている場合とは、具体的には、例えば次のように配列されている場合が含まれる。
【０１９０】
図１９に示すように、磁場発生部９は、回転軸７ａを中心とした磁場発生部９の回転方向に沿って順次配置された、永久磁石ＩＭ１、永久磁石群ＩＧ１、永久磁石ＩＭ２及び永久磁石群ＩＧ２を有する。永久磁石群ＩＧ１は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＩＭ１と永久磁石ＩＭ２との間に配置されている。永久磁石群ＩＧ２は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＩＭ２と永久磁石ＩＭ１との間に配置されている。
【０１９１】
永久磁石群ＩＧ１は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＩＭ３１を含み、永久磁石群ＩＧ２は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って配列された複数の永久磁石ＩＭ３２を含む。永久磁石ＩＭ１、複数の永久磁石ＩＭ３１、永久磁石ＩＭ２、及び、複数の永久磁石ＩＭ３２は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って円環状に配列されている。即ち、本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置では、複数の永久磁石ＩＭは、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って全周に亘ってハルバッハ配列されている。
【０１９２】
なお、図１９では、複数の永久磁石ＩＭ３１、及び、複数の永久磁石ＩＭ３２の各々の磁化の向きを矢印により示している（図２０における永久磁石ＩＭの磁化の向きについても同様）。
【０１９３】
永久磁石ＩＭ１は、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＩＭ１の外周側に配置されたＮ極と、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＩＭ１の内周側に配置されたＳ極と、を含む。永久磁石ＩＭ２は、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＩＭ２の外周側に配置されたＳ極と、回転軸７ａを中心とした径方向に沿って永久磁石ＩＭ２の内周側に配置されたＮ極と、を含む。
【０１９４】
複数の永久磁石ＩＭ３１の各々は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＩＭ１側に配置されたＮ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＩＭ１側と反対側に配置されたＳ極と、を含む。複数の永久磁石ＩＭ３２の各々は、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＩＭ１側に配置されたＮ極と、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って永久磁石ＩＭ１側と反対側に配置されたＳ極と、を含む。
【０１９５】
このように複数の永久磁石を配置することにより、永久磁石ＩＭ１のＮ極から出た磁力線は、永久磁石ＩＭ１と隣り合う永久磁石ＩＭ３１のＮ極、及び、永久磁石ＩＭ１と隣り合う永久磁石ＩＭ３２のＮ極、のいずれにも入らないため、永久磁石ＩＭ１よりも外周側に大きく広がる。しかし、永久磁石ＩＭ１のＳ極に入る磁力線は、永久磁石ＩＭ１と隣り合う永久磁石ＩＭ３１のＮ極、及び、永久磁石ＩＭ１と隣り合う永久磁石ＩＭ３２のＮ極のいずれかから出たものであるため、永久磁石ＩＭ１よりも内周側にはあまり広がらない。そのため、永久磁石ＩＭ１よりも外周側における磁場の強度が、永久磁石ＩＭ１よりも内周側における磁場の強度よりも大きい。
【０１９６】
本第５変形例でも、実施の形態と同様に、永久磁石ＩＭ１、及び、永久磁石ＩＭ２は、永久磁石ＩＭ１が永久磁石ＯＭ１と回転軸７ａとの間に位置するときに、永久磁石ＩＭ２が永久磁石ＯＭ２と回転軸７ａとの間に位置するように、配置されている。また、回転駆動部４は、永久磁石ＯＭ１及び永久磁石ＩＭ１のうち一方が他方に追随して回転するように、磁場発生部９及び磁場発生部１０を回転駆動する。
【０１９７】
このような本第５変形例の磁気ヒートポンプ装置によれば、実施の形態の磁気ヒートポンプ装置に比べ、磁気作業物質１４に印加される磁場の強度の時間変化における最大値を更に大きくすることができ、磁気作業物質１４の温度の時間変化における最大値と最小値との差を更に大きくすることができる。そのため、磁気作業物質１４が発生する温熱又は冷熱を更に大きくすることができ、磁気ヒートポンプ装置の運転能力を更に大きくすることができる。
【０１９８】
なお、本第５変形例の他の例を図２０に示すように、本第５変形例では、実施の形態の第４変形例と同様に、磁場発生部９及び磁場発生部１０に代えて熱発生部１１が回転可能に設けられてもよい。即ち、回転子５が、熱発生部１１を有し、固定子６が、磁場発生部９及び磁場発生部１０を有してもよい。
【０１９９】
また、図示は省略するが、本第５変形例では、実施の形態の第１変形例と同様に、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って全周に亘ってハルバッハ配列された複数の永久磁石ＯＭのうち一部の永久磁石ＯＭを、ヨークＯＹ１１及びＯＹ１２（図９参照）に置き換えてもよい。また、回転軸７ａを中心とした回転方向に沿って全周に亘ってハルバッハ配列された複数の永久磁石ＩＭのうち一部の永久磁石ＩＭを、ヨークに置き換えてもよい。
【０２００】
また、外周側に配置された磁極を有する永久磁石ＩＭの数は、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数と等しいものの、２に限定されず、任意の偶数にすることができ、ダクトＤＵの数は４に限定されず、外周側に配置された磁極を有する永久磁石ＩＭの数の倍数にすることができる。図示は省略するが、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数、及び、外周側に配置された磁極を有する永久磁石ＩＭの数を、いずれも４にし、ダクトＤＵの数を４の倍数である１２にしてもよい。内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数、及び、外周側に配置された磁極を有する永久磁石ＩＭの数を、いずれも４にした場合、内周側に配置された磁極を有する永久磁石ＯＭの数、及び、外周側に配置された磁極を有する永久磁石ＩＭの数を、いずれも２にした場合に比べて、磁場発生部９及び磁場発生部１０が一回転する間に磁気作業物質１４の温度が増減を繰り返す回数を、２回から４回に増加させることができる。
【０２０１】
また、本第５変形例でも、実施の形態の第２変形例と同様に、複数のダクトＤＵは、回転軸７ａの周りに円環状に配列されていてもよい。
【０２０２】
また、本第５変形例と、実施の形態の第３変形例（図１３参照）とを組み合わせてもよい。例えば磁場発生部１０が永久磁石群ＯＧ５を有し、永久磁石群ＯＧ５に含まれる複数の永久磁石ＯＭ６の各々における磁化の方向が、径方向に対して傾斜し、傾斜角が永久磁石群ＯＧ５の永久磁石ＯＭ１側から永久磁石群ＯＧ５の永久磁石群ＯＧ１側に向かって増加していてもよい。
【０２０３】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０２０４】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０２０５】
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明は、磁気熱量効果に基づく磁気ヒートポンプ装置に適用して有効である。
【符号の説明】
【０２０７】
１  磁気ヒートポンプ装置
２  本体部
３  熱取り出し部
４  回転駆動部
４ａ  制御部
５  回転子
６  固定子
７Ｌ、７ｄ  回転体
７ａ、７ｂ、７ｋ  回転軸
７ｃ、７ｇ、７ｎ  回転部
７ｅ、７ｉ、７ｊ、７ｍ  ギヤ
７ｆ、７ｈ  ベアリング
８ａ〜８ｃ  モータ
９、１０  磁場発生部
１１  熱発生部
１２ａ  固定部
１３  磁気作業部
１４  磁気作業物質
１５  冷却器
１６  ポンプ
１７  排熱交換器
１８  ロータリー弁
１８ａ  摺動部
１９  被冷却体
ＤＵ、ＤＵ１〜ＤＵ４  ダクト
ＧＰ１  空隙
ＩＧ１、ＩＧ２、ＯＧ１〜ＯＧ８  永久磁石群
ＩＭ、ＩＭ１、ＩＭ２、ＩＭ３１、ＩＭ３２  永久磁石
ＩＹ１、ＯＹ１１、ＯＹ１２、ＯＹ１０１  ヨーク
ＬＧ１、ＬＧ２、ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３１、ＬＭ３２  長さ
ＬＲ１、ＬＲ２  距離
ＯＭ、ＯＭ１、ＯＭ２、ＯＭ３１、ＯＭ３２、ＯＭ４、ＯＭ４１〜ＯＭ４３  永久磁石
ＯＭ５、ＯＭ５１〜ＯＭ５３、ＯＭ６〜ＯＭ９  永久磁石
ＰＨ、ＰＨ１〜ＰＨ４  高温配管
ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ４  低温配管
ＰＳ１〜ＰＳ５  位置
θ１〜θ４  傾斜角
【図１】
2019124411.tif 000003
【図２】
2019124411.tif 000004
【図３】
2019124411.tif 000005
【図４】
2019124411.tif 000006
【図５】
2019124411.tif 000007
【図６】
2019124411.tif 000008
【図７】
2019124411.tif 000009
【図８】
2019124411.tif 000010
【図９】
2019124411.tif 000011
【図１０】
2019124411.tif 000012
【図１１】
2019124411.tif 000013
【図１２】
2019124411.tif 000014
【図１３】
2019124411.tif 000015
【図１４】
2019124411.tif 000016
【図１５】
2019124411.tif 000017
【図１６】
2019124411.tif 000018
【図１７】
2019124411.tif 000019
【図１８】
2019124411.tif 000020
【図１９】
2019124411.tif 000021
【図２０】
2019124411.tif 000022