(57)【要約】【課題】熱輸送の効率が高い磁気熱サイクル装置および方法を提供する。【解決手段】磁気熱サイクル装置は、ＭＨＰ装置１（磁気熱量効果型ヒートポンプ装置）を提供する。ＭＨＰ装置１は、磁気熱量効果を発揮するＭＣＥ素子４（磁気熱量効果素子）を有する。ＭＨＰ装置１は、ＭＣＥ素子４に印加される磁場を変調する磁場変調装置６を有する。ＭＨＰ装置１は、ＭＣＥ素子４と熱交換する熱媒体５の往復流を生成する熱輸送装置７を有する。熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、熱媒体５の中にある気泡を圧縮する。熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、気泡を圧縮してもよい。熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、気泡を圧縮してもよい。【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（４）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（６）と、
往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、前記往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、および／または前記往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、前記熱輸送媒体の中にある気泡を圧縮するように、前記磁気熱量効果素子と熱交換する熱輸送媒体の前記往復流を生成する熱輸送装置（７）とを備える磁気熱サイクル装置。
【請求項２】
前記熱輸送装置は、前記気泡が圧縮されるように、前記磁気熱量効果素子が収容された素子ベッド内における前記熱輸送媒体の圧力の上昇勾配、または前記熱輸送媒体の圧力の値を変化させる請求項１に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項３】
前記熱輸送装置は、
前記磁気熱量効果素子より上流における前記熱輸送媒体の通路を開閉する上流バルブ（２５、３５、３２５、５２５、６２５）と、
前記磁気熱量効果素子より下流における前記熱輸送媒体の通路を開閉する下流バルブ（２６、３６、５２６、６２６）と、
前記下流バルブが開く前に前記上流バルブを開く駆動機構（２７、３２７、６２７）とを備える請求項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】
前記駆動機構は、
前記下流バルブが開く前であって前記下流バルブが閉じている状態において、前記上流バルブを開く請求項３に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項５】
前記駆動機構は、
前記下流バルブが閉じた後に前記上流バルブを閉じる請求項３または請求項４に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項６】
前記熱輸送装置は、
前記往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に前記気泡が圧縮されるように、前記熱輸送媒体を加圧する請求項１または請求項２に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項７】
前記熱輸送装置は、
前記往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に吐出流量が一時的に多くなるポンプ（２２２、２３２）を備える請求項６に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項８】
前記熱輸送装置は、
前記磁気熱量効果素子より上流における前記熱輸送媒体の通路を開閉し、かつ通路面積を少なくとも大面積（Ｌｆ２）と小面積（Ｌｆ１）とに調節可能な上流バルブ（３２５）と、
前記磁気熱量効果素子より下流における前記熱輸送媒体の通路を開閉する下流バルブ（２６、３６、５２６、６２６）と、
前記往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に前記上流バルブを前記大面積とする駆動機構（３２７）とを備える請求項６に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項９】
前記磁場変調装置は、励磁期間と消磁期間とを周期的に繰り返すように前記磁場を変調しており、
前記熱輸送装置は、前記往復流の少なくとも一方の流量を、前記励磁期間および／または前記消磁期間よりも短い流れ期間の間に流す請求項１または請求項２に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項１０】
前記熱輸送装置は、
前記磁気熱量効果素子より上流における前記熱輸送媒体の通路を開閉する上流バルブ（２５、３５、３２５、５２５、６２５）と、
前記磁気熱量効果素子より下流における前記熱輸送媒体の通路を開閉する下流バルブ（２６、３６、５２６、６２６）と、
前記往復流の少なくとも一方の流量を、前記励磁期間および／または前記消磁期間よりも短い前記流れ期間の間に流すための圧力を素子ベッド内の前記熱輸送媒体に作用させるポンプ（４２２、４３２）と、
前記流れ期間の間に前記上流バルブおよび前記下流バルブの両方を開く駆動機構とを備える請求項９に記載の磁気熱サイクル装置。
【請求項１１】
磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子（４）に印加される磁場を変調すること、
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こと、および、
前記往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、前記往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、または前記往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、前記熱輸送媒体の中にある気泡を圧縮することを備える磁気熱サイクル装置の運転方法。
【請求項１２】
前記往復流を生成する段階は、
前記磁気熱量効果素子より下流の下流バルブ（２６、３６、５２６、６２６）が閉じている状態において、前記磁気熱量効果素子より上流の上流バルブ（２５、３５、３２５、５２５、６２５）を開くことと、
前記上流バルブを開いた後であって、かつ遅れ期間（Ｒｔ）の後に、前記下流バルブを開くこととを備える請求項１１に記載の磁気熱サイクル装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、磁気熱サイクル装置およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１−５は、磁性体の温度特性を利用して運動エネルギと熱エネルギとの相互変換を提供する磁気熱サイクル装置を開示する。磁気熱サイクル装置のひとつとして、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（以下、ＭＨＰ装置という）が開示されている。この装置は、磁場の強さの変化と、熱を輸送する媒体の往復流とを利用している。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２０１２−２３７５４５号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７３８５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２９６３４号公報
【特許文献４】特開２０１２−２２９８３１号公報
【特許文献５】特開２０１４−６２６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、熱輸送媒体の流れの開始位相、および／または終了位相が変動する場合がある。流れの位相の変動は、熱輸送の効率を低下させる場合がある。流れの位相は、多様な原因によって変動する。原因のひとつは、気泡である。気泡は、外部から装置の中へ混入することがある。また、気泡は、装置の中で生成されることがある。気泡は、熱輸送媒体の中において、熱輸送媒体（液体）と異なる可圧縮性を発揮する。このため、気泡は、熱輸送媒体の流れの位相を変化させることがある。例えば、位相の進み、または位相の遅れを生じることがある。
【０００５】
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およびその運転方法にはさらなる改良が求められている。
【０００６】
開示されるひとつの目的は、熱輸送の効率が高い磁気熱サイクル装置およびその運転方法を提供することである。
【０００７】
開示される他のひとつの目的は、流れの位相の変動が抑制された磁気熱サイクル装置およびその運転方法を提供することである。
【０００８】
開示されるさらに他のひとつの目的は、流れの位相の変動に起因する影響が抑制された磁気熱サイクル装置およびその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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（４）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（６）と、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、および／または往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、熱輸送媒体の中にある気泡を圧縮するように、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熱輸送装置（７）とを備える。
【００１０】
開示される磁気熱サイクル装置によると、熱輸送装置は、往復流の少なくとも一方の流の開始前に、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、または往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、熱輸送媒体の中にある気泡を圧縮する。熱輸送媒体の中にある気泡が、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に圧縮される場合、その流れの開始位相の誤差が抑制される。熱輸送媒体の中にある気泡が、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に圧縮される場合、その流れの開始位相の誤差が抑制される。熱輸送媒体の中にある気泡が、往復流の少なくとも一方の流れの期間中に圧縮される場合、その流れの終了位相の誤差が抑制される。これにより、流れの位相の誤差が抑制され、目標とされる高い熱輸送効率が実現される。
【００１１】
ここに開示された磁気熱サイクル装置の運転方法は、磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子（４）に印加される磁場を変調すること、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こと、および、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、または往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、熱輸送媒体の中にある気泡を圧縮することを備える。
【００１２】
開示される磁気熱サイクル装置の運転方法によると、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、または往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、熱輸送媒体の中にある気泡が圧縮される。熱輸送媒体の中にある気泡が、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に圧縮される場合、その流れの開始位相の誤差が抑制される。熱輸送媒体の中にある気泡が、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に圧縮される場合、その流れの開始位相の誤差が抑制される。熱輸送媒体の中にある気泡が、往復流の少なくとも一方の流れの期間中に圧縮される場合、その流れの終了位相の誤差が抑制される。これにより、流れの位相の誤差が抑制され、目標とされる高い熱輸送効率が実現される。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るシステムのブロック図である。
【図２】回転機器としてのＭＨＰ装置を示す断面図である。
【図３】バルブ機構を示す断面図である。
【図４】加圧状態における模式的なブロック図である。
【図５】流れ状態における模式的なブロック図である。
【図６】第１実施形態の作動を示す波形図である。
【図７】第２実施形態に係るシステムのブロック図である。
【図８】第２実施形態の作動を示す波形図である。
【図９】第３実施形態のバルブ機構を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態の作動を示す波形図である。
【図１１】第４実施形態に係るシステムのブロック図である。
【図１２】第４実施形態の作動を示す波形図である。
【図１３】第５実施形態のバルブ機構を示す断面図である。
【図１４】第６実施形態のバルブ機構を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
第１実施形態
図１は、磁気熱サイクル装置を示すブロック図である。磁気熱サイクル装置は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置１を提供する。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置１は、ＭＨＰ装置１と呼ばれる。ＭＨＰは、Ｍａｇｎｅｔｏ−ｃａｌｏｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ  Ｈｅａｔ  Ｐｕｍｐである。ＭＨＰ装置１は、磁気ヒートポンプ装置とも呼ばれる。ＭＨＰ装置１は、乗り物用空調装置を提供する。
【００１７】
この明細書において乗り物の語は広義の意味で使用される。すなわち、乗り物の語は、乗員室または荷室を有する移動体、例えば、走行車両、船舶、飛行機を含む。さらに、乗り物の語は、シミュレーション機器、アミューズメント機器などを含む。
【００１８】
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。
【００１９】
ＭＨＰ装置１は、磁気熱量効果素子ベッド２を備える。磁気熱量効果素子ベッド２は、素子ベッド２と呼ばれる。素子ベッド２は、容器３と、磁気熱量素子４と、熱輸送媒体５とを有する。磁気熱量素子４は、ＭＣＥ素子４と呼ばれる。ＭＣＥは、Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｃａｌｏｒｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔである。ＭＨＰ装置１は、ＭＣＥ素子４の磁気熱量効果を利用する。容器３は、作業室３ａを内部に区画形成している。容器３は、ＭＣＥ素子４を収容する。ＭＣＥ素子４は、作業室３ａの中に収容されている。容器３の中の空洞、すなわち作業室３ａの空洞は、熱輸送媒体５によって満たされている。
【００２０】
ＭＣＥ素子４は、作業室３ａの一端における端部領域である高温端１１と作業室３ａの他端における端部領域である低温端１２と間に配置されている。容器３は、ＭＣＥ素子４に磁場を印加することを許容し、しかも、ＭＣＥ素子４と熱交換するように熱輸送媒体５が流れることを許容する。容器３は、非磁性材料により形成されている。熱輸送媒体５は、作業室３ａの中を往復するように流れる。熱輸送媒体５は、不凍液、水、油などの液体によって提供することができる。熱輸送媒体５は、熱媒体５とも呼ばれる。
【００２１】
ＭＣＥ素子４は、磁気熱量効果を発揮する磁気作業物質を含む。ＭＣＥ素子４は、高温端１１と低温端１２と間に配置されている。ＭＣＥ素子４は、外部から印加される磁場の強弱により発熱と吸熱とを生じる。容器３とＭＣＥ素子４とは、熱輸送媒体５の流路を形成するように、配置されている。
【００２２】
ＭＣＥ素子４は、複数の温度帯を形成する複数の素子群を有する。図示されている素子群の数は、例示である。複数の素子は、機器が継続的に安定して運転する定常運転時に得られる目標値としての温度勾配（温度分布）を分担する。温度勾配は、高温端１１と低温端１２とを生成する。高温端１１および低温端１２の語は、素子ベッド２の中の部分的な領域を指している。高温端１１および低温端１２は、長さ方向ＬＤにおけるＭＣＥ素子４より外側の領域を指している。高温端１１および低温端１２よりさらに外側には、多くの場合、配管、ポンプ、弁機構などが配置されている。温度勾配は、ＭＨＰ装置１が長時間にわたって運転される結果として得られる。例えば、定常運転時に得られる温度勾配は、乗り物用空調装置として利用できる高温と低温とを提供する。複数の素子群は、ＭＣＥ素子４の長手方向、すなわち熱輸送媒体５の流れ方向に沿って配置されている。このようなＭＣＥ素子４における複数の素子群の配置は、カスケード配置と呼ばれる。
【００２３】
複数の素子群のそれぞれを構成する材料は、キュリー温度が異なる。複数の素子群は、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。高温端１１に近い素子群は、定常運転状態において高温端１１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。中温部に近い素子群は、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。低温端１２に近い素子群は、定常運転状態において低温端１２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。
【００２４】
熱媒体５の往復流は、順流ＦＷと逆流ＲＶとを提供する。低温端１２から高温端１１に向かう流れは、順流ＦＷと呼ばれる。高温端１１から低温端１２に向かう流れは、逆流ＲＶと呼ばれる。順流ＦＷと逆流ＲＶとは、これと反対に定義されてもよい。順流ＦＷにおける流量、または逆流ＲＶにおける流量は、ＭＣＥ素子４に沿って熱媒体５を所定の距離にわたって移動させることができるように設定される。往復流の振幅は、熱媒体５の移動距離、または、熱媒体５の流量によって定義することができる。
【００２５】
往復流の振幅は、例えば、互いに隣接する２つの温度帯を提供する２つの素子群の間で熱媒体５を移動させる。往復流の振幅は、固定とすることも、可変とすることもできる。往復流の振幅は、例えば、０（ゼロ）以上に設定することができる。往復流の振幅は、３つ以上の温度帯を提供する３つ以上の素子群にわたって熱媒体５を移動させてもよい。
【００２６】
この実施形態では、ＭＣＥ素子４は、複数の粒によって提供されている。複数の粒は、容器３の中に充填されている。複数の粒は、それらの間に、熱媒体５の流路を提供する。ＭＣＥ素子４が提供する流路断面積は、容器３が提供する流路断面積の一部である。この結果、ＭＣＥ素子４と熱媒体５との間の良好な熱交換が提供される。ＭＣＥ素子４は、熱媒体５を流すための複数のマイクロチャンネルを形成する板状、ブロック状など多様な形状によって提供することができる。
【００２７】
ＭＣＥ素子４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４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４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。ＭＣＥ素子４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。磁性体は、例えばガドリニウム系材料であってもよい。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物であってもよい。
【００２８】
ＭＨＰ装置１は、磁場変調装置６と熱輸送装置７とを備える。磁場変調装置６と熱輸送装置７とは、ＭＣＥ素子４をＡＭＲ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）サイクルとして機能させる。磁場変調装置６と熱輸送装置７とは、同期的に作動する。
【００２９】
磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子４に外部磁場を与えるとともに、その外部磁場の強さを増減させるように外部磁場を変調する。外部磁場は、厚さ方向ＴＤに沿って与えられる。磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子４を強い磁界内に置く励磁状態と、ＭＣＥ素子４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６は、ＭＣＥ素子４が強い外部磁場の中に置かれる励磁期間、およびＭＣＥ素子４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６は、励磁期間と消磁期間とを周期的に繰り返すように磁場を変調している。磁場変調装置６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ことができる。
【００３０】
磁場変調装置６は、永久磁石を含む磁性部材６ａを備える。磁性部材６ａは、ＭＣＥ素子４の全体に外部磁場を印加可能である。磁性部材６ａの全長は、ＭＣＥ素子４の全長より長い。磁性部材６ａは、ＭＣＥ素子４と重複するように配置されている。磁性部材６ａは、素子ベッド２と重複するように配置されている。
【００３１】
磁場変調装置６は、素子ベッド２および／または永久磁石を移動させ、素子ベッド２と永久磁石との間の距離を周期的に、かつ相対的に変化させる機構によって提供される。磁場変調装置６は、例えば、固定の素子ベッド２に対して、永久磁石を回転移動させる回転機構を含むことができる。この実施形態では、ＭＨＰ装置１は、素子ベッド２ａ、および素子ベッド２ｂを有する。磁場変調装置６は、素子ベッド２ａと素子ベッド２ｂとを交互に励磁する。素子ベッド２ａと素子ベッド２ｂとは、相補的に、励磁状態と、消磁状態とに置かれる。
【００３２】
熱輸送装置７は、ＭＣＥ素子４が放熱または吸熱する熱を輸送するための熱媒体５を流すための流体機器を備える。熱輸送装置７は、ＭＣＥ素子４と熱交換する熱媒体５をＭＣＥ素子４に沿って流す装置である。熱輸送装置７は、ＭＣＥ素子４に高温端１１と低温端１２とを生成するように、熱媒体５を流す。熱輸送装置７は、例えば、磁場変調装置６による外部磁場の変化に同期して熱媒体５を往復的に流す。
【００３３】
熱輸送装置７は、低温系統２１と、高温系統３１とを有する。低温系統２１は、ＭＨＰ装置１としての流体機器である。低温系統２１は、低温端１２の冷熱を利用可能に取り出す熱機器でもある。低温端１２の冷熱は、例えば、冷房に利用される。低温端１２の冷熱は、廃熱として排出されてもよい。高温系統３１は、ＭＨＰ装置１としての流体機器である。高温系統３１は、高温端１１の温熱を利用可能に取り出す熱機器でもある。高温端１１の温熱は、例えば、暖房に利用される。高温端１１の温熱は、廃熱として排出されてもよい。
【００３４】
低温系統２１は、ポンプ２２と、リザーバ２３と、バルブ機構２４とを有する。ポンプ２２は、磁場の変動周期と関係なく、熱媒体５を連続的に流すポンプである。ＭＨＰ装置１は、ポンプ２２が供給する熱媒体５の流れを、順に利用するために複数の素子ベッド２を有する。ＭＨＰ装置１は、例えば、相補的に機能する素子ベッド２ａ、２ｂを有する。リザーバ２３は、余剰な熱媒体５を流路から回収し、不足の熱媒体５を流路へ補充する。
【００３５】
バルブ機構２４は、ＭＣＥ素子４より上流における熱媒体５の通路を開閉する上流バルブ２５（ＦＷ−ＩＮ）を有する。上流バルブ２５は、順流ＦＷのための上流バルブ２５である。上流バルブ２５は、熱媒体５を低温端１２に供給する。上流バルブ２５は、第１の上流バルブとも呼ばれる。上流バルブ２５は、順流ＦＷを生成するための入口を提供する。上流バルブ２５は、低温端１２に位置する低温入口バルブ、または順流のための往流入口バルブとも呼ばれる。
【００３６】
バルブ機構２４は、ＭＣＥ素子４より下流における熱媒体５の通路を開閉する下流バルブ２６（ＲＶ−ＯＵＴ）を有する。下流バルブ２６は、逆流ＲＶのための下流バルブ２６である。下流バルブ２６は、熱媒体５を低温端１２から取り出すための下流バルブ２６である。下流バルブ２６は、第２の下流バルブとも呼ばれる。下流バルブ２６は、逆流ＲＶを生成するための出口を提供する。下流バルブ２６は、低温端１２に位置する低温出口バルブ、または逆流のための復流出口バルブとも呼ばれる。
【００３７】
高温系統３１は、ポンプ３２と、リザーバ３３と、バルブ機構３４とを有する。ポンプ３２は、磁場の変動周期と関係なく、熱媒体５を連続的に流すポンプである。リザーバ３３は、余剰な熱媒体５を流路から回収し、不足の熱媒体５を流路へ補充する。
【００３８】
バルブ機構３４は、ＭＣＥ素子４より上流における熱媒体５の通路を開閉する上流バルブ３５（ＲＶ−ＩＮ）を有する。上流バルブ３５は、逆流ＲＶのための上流バルブ３５である。上流バルブ３５は、熱媒体５を高温端１１に供給する。上流バルブ３５は、第２の上流バルブとも呼ばれる。上流バルブ３５は、熱媒体５を高温端１１に供給する。上流バルブ３５は、逆流ＲＶを生成するための入口を提供する。上流バルブ３５は、高温端１１に位置する高温入口バルブ、または逆流のための復流入口バルブとも呼ばれる。
【００３９】
バルブ機構３４は、ＭＣＥ素子４より下流における熱媒体５の通路を開閉する下流バルブ３６（ＦＷ−ＯＵＴ）を有する。下流バルブ３６は、逆流ＲＶのための下流バルブ３６である。下流バルブ３６は、熱媒体５を高温端１１から取り出すための下流バルブ３６である。下流バルブ３６は、第２の下流バルブとも呼ばれる。下流バルブ３６は、順流ＦＷを生成するための出口を提供する。下流バルブ３６は、高温端１１に位置する高温出口バルブ、または順流のための順出口バルブとも呼ばれる。
【００４０】
上流バルブ２５および下流バルブ３６は、順流ＦＷに関して対を形成する。上流バルブ３５および下流バルブ２６は、逆流ＲＶに関して対を形成する。
【００４１】
複数のバルブ２５、２６、３５、および３６は、多様なバルブによって提供することができる。複数のバルブ２５、２６、３５、および３６は、図示されるような開閉弁、または二位置弁により、または開度を連続的に調節可能な可変開度弁などによって提供することができる。バルブ機構２４、３４は、磁場の変動周期と同期して開閉される。
【００４２】
ＭＨＰ装置１は、乗り物用空調装置を提供するための空調装置８（ＨＶＡＣ）を有する。空調装置８は、暖房、換気、および空調のためのユニットとも呼ばれる。空調装置８は、高温端１１に得られる高温、および／または低温端１２に得られる低温を利用する。高温および／または低温は、ＭＣＥ素子４から取り出されてもよく、熱媒体５から取り出されてもよい。空調装置８は、低温系統２１に設けられた低温熱交換器８ａを有する。空調装置８は、高温系統３１に設けられた高温熱交換器８ｂを有する。
【００４３】
低温熱交換器８ａは、ポンプ２２の上流側に設けられている。高温熱交換器８ｂは、ポンプ３２の上流側に設けられている。言い換えると、ポンプ２２は、低温熱交換器８ａと素子ベッド２との間に設けられている。また、ポンプ３２は、高温熱交換器８ｂと素子ベッド２との間に設けられている。このような配置は、素子ベッド２における高い圧力損失に抗して熱媒体５を流すことを可能とする。また、低温熱交換器８ａおよび高温熱交換器８ｂの耐圧性能を比較的低くするために貢献する。
【００４４】
ＭＨＰ装置１は、動力源１５を有する。動力源１５は、電動機である。動力源１５は、磁場変調装置６、および熱輸送装置７を同期的に機能させる。動力源１５は、例えば、磁性部材６ａを、素子ベッド２ａと素子ベッド２ｂとに交互に対向させることにより、ひとつの素子ベッド２を交互に励磁状態と消磁状態とに置く。動力源１５は、ポンプ２２、バルブ機構２４、ポンプ３２、およびバルブ機構３４を駆動する。
【００４５】
ＭＨＰ装置１は、制御装置１６を有する。制御装置１６は、電子制御装置である。制御装置１６は、予め定められた制御方法を実行するためのプログラムを格納するメモリと、処理装置とを含む。制御装置１６は、いわゆるマイクロコンピュータ、またはアナログ電気回路によって提供される。この実施形態では、制御装置１６は、少なくとも動力源１５が提供する回転を制御する。
【００４６】
図２は、磁場変調装置６と素子ベッド２との配置を示している。ＭＨＰ装置１は、部品を収容するハウジング１７を備える。複数の素子ベッド２ａ、２ｂは、ハウジング１７の内部に環状に配置されている。それぞれの素子ベッド２ａ、２ｂは、扇状の断面を有する。この実施形態では、ひとつの素子ベッド２ａは、等間隔に配置された複数の素子ベッド２ａ−１、２ａ−２によって提供されている。ひとつの素子ベッド２ｂは、等間隔に配置された複数の素子ベッド２ｂ−１、２ｂ−２によって提供されている。
【００４７】
ＭＨＰ装置１は、動力源１５によって駆動される回転軸１５ａを有する。磁場変調装置６は、複数の磁性部材６ａを有する。それぞれの磁性部材６ａは、扇状の断面形状を有する。複数の磁性部材６ａは、回転軸１５ａによって矢印の方向へ回転させられる。複数の磁性部材６ａは、素子ベッド２ａ、２ｂと順に対向する。これにより、ひとつの素子ベッド２は、交互に励磁状態と消磁状態とに置かれる。この実施形態では、気泡に起因する位相誤差が抑制されるから、複数の素子ベッド２ａ、２ｂは、周方向に関して互いに近くに配置されている。
【００４８】
図３は、バルブ機構２４の一例を示している。上流バルブ２５および下流バルブ２６は、ポペットバルブによって提供されている。バルブ機構２４は、ポペットバルブの駆動に適した駆動機構２７を有する。駆動機構２７は、例えば、ポペットバルブを駆動するカム機構によって提供することができる。図３は、上流バルブ２５が開弁状態（ＯＰＮ）にあり、下流バルブ２６が閉弁状態（ＣＬＳ）にある。この結果、熱媒体５は、ポンプ２２から上流バルブ２５を経由して素子ベッド２に供給されている。バルブ機構３４も、ポペットバルブを有することができる。代替的に、または追加的に、バルブ機構２４、３４は、多様なバルブを採用することができる。
【００４９】
図４は、加圧状態におけるＭＨＰ装置１を示している。加圧状態において、上流バルブ２５は、開弁状態にある。加圧状態において、しかし、残るすべてのバルブ、すなわち下流バルブ２６、上流バルブ３５、および下流バルブ３６は、閉弁状態にある。すなわち、加圧状態において、ひとつの入口バルブだけが開かれる。この状態は、駆動機構２７によって提供される。加圧状態では、素子ベッド２内の熱媒体５が加圧される。この結果、素子ベッド２内にある気泡が圧縮される。上流バルブ２５だけが開かれたとき、すなわち加圧状態が開始されたときに、気泡が圧縮される。素子ベッド２内には、気泡を圧縮するだけのわずかな流れが生じる。この微小な流れは、熱輸送に影響しない。気泡が圧縮されることにより、これに続く往復流の一方の流れ始めの位相誤差が抑制される。
【００５０】
図５は、流れ状態におけるＭＨＰ装置１を示している。流れ状態は、加圧状態の後に提供される。言い換えると、加圧状態は、流れ状態より前に提供される。別の観点では、順流ＦＷのための２つのバルブ２５、３６のうち、上流バルブ２５の開弁位相は、下流バルブの開弁位相よりも進んでいる。この結果、入口のバルブを出口のバルブより先に開弁させる進み特性が得られる。
【００５１】
加圧状態の後に流れ状態が提供されることにより、流れ状態の開始位相の誤差が抑制される。言い換えると、気泡が圧縮された状態から、流れが始まる。これにより、気泡の圧縮に起因する位相誤差が抑制される。
【００５２】
図４、図５は、順流ＦＷにおけるＭＨＰ装置１の挙動を示している。逆流ＲＶにおいても同様の挙動が提供される。この結果、逆流ＲＶにおいても流れの開始における位相誤差が抑制される。
【００５３】
図６は、典型的な状態におけるＭＨＰ装置１の作動を示す。横軸は、時間（ｓ）を示す。波形ＦＷ−ＩＮは、上流バルブ２５の開弁状態（ＯＰＮ）と閉弁状態（ＣＬＳ）とを示す。波形ＦＷ−ＯＵＴは、下流バルブ３６の開弁状態（ＯＰＮ）と閉弁状態（ＣＬＳ）とを示す。波形ＲＶ−ＩＮは、上流バルブ３５を、波形ＲＶ−ＯＵＴは、下流バルブ２６を示す。波形ＰＲは、素子ベッド２内の圧力（ＭＰａ）を示す。波形ＦＲは、素子ベッド２内における熱媒体５の流量（ｍ３／ｓ）を示す。波形ＭＧは、磁場変調装置６によって提供される磁場の磁束密度（ｍＴ）を示す。
【００５４】
図６は、磁気熱サイクル装置の運転方法によって提供される典型的な状態を示している。ＭＨＰ装置１のひとつの素子ベッド２に関連する機器の挙動が図示されている。図示されている状態は、定常的な運転状態を示している。ＭＨＰ装置１の定常運転状態は、ＭＨＰ装置１が熱的な負荷に抗する出力を安定的に提供している状態に相当する。定常運転状態は、ＭＨＰ装置１が所定の期間にわたって運転され、安定的に機能を発揮している状態である。ポンプ２２、３２は、圧力Ｐｎを発生している。磁場変調装置６は、周期Ｔｐの期間に磁場の増減を繰り返している。ひとつの素子ベッド２は、ほぼ１／２Ｔｐの期間に励磁され、残りの期間に消磁される。熱輸送装置７は、ＡＭＲサイクルとして効率的に熱を輸送できる目標期間Ｔｔｇｔにおいて、順流ＦＷを発生させている。熱輸送装置７は、同様に、ＡＭＲサイクルとして効率的に熱を輸送できる目標期間において、逆流ＲＶを発生させている。
【００５５】
周期Ｔｐが始まると、素子ベッド２に鎖交する磁束密度が徐々に上昇する。このとき、すべてのバルブ２５、２６、３５、３６が閉じているから、素子ベッド２内の圧力は、不可避の漏れによってゆっくりと低下している。
【００５６】
時刻ｔ１において、駆動機構２７は、順流ＦＷのための上流バルブ２５を開く。駆動機構２７は、下流バルブ３６が開く前に上流バルブ２５を開く。言い換えると、駆動機構２７は、下流バルブ３６が開く前であって下流バルブ３６が閉じている状態において、上流バルブ２５を開く。上流バルブ２５が開かれると、素子ベッド２内の圧力が上昇する。このとき、加圧状態が形成される。素子ベッド２内の熱媒体５は、気泡を圧縮する。
【００５７】
この結果、熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に気泡を圧縮するように、ＭＣＥ素子４と熱交換する熱媒体５の往復流を生成する。しかも、熱輸送装置７は、上流バルブ２５だけを開くことによって、流れ期間Ｔｆより早い時期から熱媒体５の圧力の値を変化させることにより気泡を圧縮している。ここでは、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、熱媒体５の圧力の絶対値が高められる。
【００５８】
時刻ｔ２において、駆動機構２７は、順流ＦＷのための下流バルブ３６を開く。上流バルブ２５の開弁時期は、下流バルブ３６の開弁時期よりも進み期間Ａｄだけ先行している。下流バルブ３６が開かれると、順流ＦＷが発生する。波形ＦＲで示される流量は、素子ベッド２の圧力損失に起因して徐々に増加する。波形ＦＲは、目標期間Ｔｔｇｔの中において上限値に到達する。こうして、順流ＦＷが流れる。順流ＦＷの流れ期間Ｔｆは、圧力Ｐｎの下において、素子ベッド２内において熱媒体５を所定の距離移動させるように設定されている。
【００５９】
時刻ｔ３において、駆動機構２７は、下流バルブ３６を閉じる。よって、流れ期間Ｔｆは、下流バルブ３６の開弁期間によって定義される。下流バルブ３６が閉じられると、波形ＦＲは急速に低下する。
【００６０】
時刻ｔ４において、駆動機構２７は、上流バルブ２５を閉じる。駆動機構２７は、下流バルブ３６が閉じた後に上流バルブ２５を閉じる。上流バルブ２５の開弁期間は、下流バルブ３６の開弁期間より長い。しかも、上流バルブ２５の開弁期間は、進み方向と遅れ方向との両方に関して、下流バルブ３６の開弁期間より長い。よって、上流バルブ２５の閉弁時期は、下流バルブ３６の閉弁時期よりも遅れ期間Ｒｔだけ遅れている。この遅れ期間Ｒｔは、順流ＦＷが終了した後も、素子ベッド２内の圧力を維持することを可能とする。これにより、往復流が転流した直後における圧力低下が抑制される。
【００６１】
上述のように、熱輸送装置７は、順流ＦＷを提供する。熱輸送装置７は、引き続いて、逆流ＲＶを提供する。逆流ＲＶは、上流バルブ３５および下流バルブ２６が、上流バルブ２５および下流バルブ３６と同様に機能することによって提供される。こうして、熱輸送装置７は、往復流を提供する。
【００６２】
この実施形態は、ＭＨＰ装置１の運転方法を提供する。運転方法は、磁場変調装置６によって、ＭＣＥ素子４に印加される磁場を変調すること、および、ＭＣＥ素子と熱交換する熱媒体５の往復流を生成することを含む。これらの段階は、同時に実行される。さらに、運転方法は、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、熱媒体５の中にある気泡を圧縮する。
【００６３】
往復流を生成する段階は、ＭＣＥ素子４より下流の下流バルブ３６が閉じている状態において、ＭＣＥ素子４より上流の上流バルブ２５を開くことを含む。これにより、素子ベッド２の内に熱媒体５の圧力が作用するから、流れの開始前に、熱媒体５の中にある気泡が圧縮される。往復流を生成する段階は、上流バルブ２５を開いた後であって、かつ進み期間Ａｄの後に、下流バルブ３６を開くことを含む。これにより、気泡が圧縮された状態において、往復流の少なくとも一方の流れを始めることができる。
【００６４】
運転方法は、さらに、ＭＣＥ素子４より下流の下流バルブ２６が閉じられている状態において、ＭＣＥ素子４より上流の上流バルブ２５を閉じることを含むことができる。これにより、素子ベッド２の内に熱媒体５の圧力が作用する期間を、流れの期間よりも長くなる。この結果、素子ベッド２の中の圧力を高く維持して、気泡の膨脹を抑制することができる。上流バルブ２５は、下流バルブ３６が閉じられた後、すなわち流れの終了後であって、かつ遅れ期間Ｒｔの後に閉じられる。遅れ期間Ｒｔは、他方の流れ（逆流ＲＶ）のための手順が開始される直前までの期間であることが望ましい。これにより、気泡が圧縮された状態のまま、往復流を転流することが可能となる。
【００６５】
以上に述べたこの実施形態によると、熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始前に、気泡を圧縮する。この結果、その流れの開始位相の誤差が抑制される。これにより、流れの位相の誤差が抑制され、目標とされる高い熱輸送効率が実現される。
【００６６】
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、連続して一定流量の熱媒体５を吐出するポンプ２２、３２が用いられている。これに代えて、この実施形態では、ポンプによる加圧力を一時的に高く制御することによって気泡を圧縮する。
【００６７】
図７において、ＭＨＰ装置１は、吐出流量を可変のポンプ２２２、２３２を有する。ポンプ２２２、２３２の吐出流量は、制御装置２１６（ＥＣＵ）によって調節可能である。制御装置２１６は、複数のバルブ２５、２６、３５、および３６に同期して一時的に吐出量を増加させる。この結果、ポンプ２２２、２３２の吐出側通路における圧力は、一時的に高くなる。図中には、順流ＦＷにおいて圧力が高くなることによって気泡が圧縮されている状態が図示されている。圧力は、逆流ＲＶにおいても一時的に高く調節される。
【００６８】
図８において、往復流の両方において、流れの開始直後に熱媒体５を加圧する波形が図示されている。言い換えると、ポンプ２２２、２３２は、流れの開始直後に、素子ベッド２の圧力を一時的に高くするように機能する。これにより、素子ベッド２内の気泡が圧縮され、流れの開始時における位相誤差が抑制される。
【００６９】
時刻ｔ１において、駆動機構２７は、上流バルブ２５および下流バルブ３６を開く。この実施形態では、これら開弁時期の間に位相差は設けられていない。これら開弁時期に、上記実施形態のような位相差を設けてもよい。これにより、順流ＦＷが流れ始める。
【００７０】
同時に、制御装置２１６は、ポンプ２２２の吐出流量を増加させるようにポンプ２２２を制御する。これにより、素子ベッド２の圧力は、圧力Ｐｎを下回る圧力からピーク圧力Ｐｐｓへ上昇する。このとき、素子ベッド２内の圧力の上昇勾配は大きい。圧力は、その上昇勾配によって急激に上昇する。制御装置２１６は、ポンプ２２２の吐出流量を一時的に増加させる。よって、ポンプ２２２の吐出流量は急激に低下し、素子ベッド２内の圧力も圧力Ｐｎに向けて急激に低下する。この結果、順流ＦＷが開始されるときに、素子ベッド２内の圧力が高められ、気泡が圧縮される。これにより、順流ＦＷの開始位相の誤差が抑制される。なお、吐出流量が増加される期間は、ＡＭＲサイクルを実現するために必要となれる熱輸送に悪影響を与えない程度の短時間とされている。
【００７１】
時刻ｔ２において、駆動機構２７は、上流バルブ２５および下流バルブ３６を閉じる。これにより、順流ＦＷが終了する。上流バルブ２５および下流バルブ３６が閉じられると、素子ベッド２内の圧力は徐々に低下する。
【００７２】
やがて、時刻ｔ３において、駆動機構２７は、上流バルブ３５および下流バルブ２６を開く。これにより、逆流ＲＶが流れ始める。同時に、制御装置２１６は、ポンプ２３２の吐出流量を増加させるようにポンプ２３２を制御する。この結果、逆流ＲＶにおいても、気泡が圧縮される。これにより、逆流ＲＶの開始位相の誤差が抑制される。
【００７３】
この実施形態は往復流の両方において、流れの開始時にポンプ２２２、２３２の吐出流量を増加させている。これに代えて、順流ＦＷまたは逆流ＲＶにおいてのみ、ポンプ２２２、２３２の吐出流量を増加させてもよい。
【００７４】
この実施形態では、熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、熱媒体５の中にある気泡を圧縮するように、往復流を生成する。熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に吐出流量が一時的に多くなるポンプ２２２、２３２を備える。ここでは、圧力波形ＰＲは、一時的に圧力Ｐｎより高い圧力Ｐｐｓに到達する。よって、流れの開始直後に素子ベッド２内の圧力の上昇勾配が大きくなる。上昇勾配は、圧力Ｐｐｓに向かう大きい勾配である。上昇勾配は、例えば、ポンプ２２２、２３２の吐出流量が圧力Ｐｎを維持するように制御されている場合よりも大きい。このため、流れの開始直後、すなわち上流バルブおよび下流バルブの両方が開弁状態となった直後において、気泡を圧縮でき、流れの開始位相の誤差が抑制される。また、吐出流量が一時的に多くなるポンプ２２２、２３２は、素子ベッド２内の圧力の絶対値を一時的に高くする。これにより、気泡を圧縮でき、流れの開始位相の誤差が抑制される。
【００７５】
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、バルブ機構２４、３４は、開閉式のバルブを有している。これに代えて、この実施形態では、開度を少なくとも２段階に変更可能な開度可変型のバルブが用いられる。
【００７６】
図９は、バルブ機構２４を示す。バルブ機構３４も同様の構成を備えている。バルブ機構２４は、開度可変型の上流バルブ３２５を備える。上流バルブ３２５の開度は、少なくとも２段階に調節可能である。上流バルブ３２５は、閉弁状態（ＣＬＳ）と、開弁状態（ＯＰＮ）とを提供する。さらに、上流バルブ３２５は、小開度状態（Ｌｆ１）と、小開度状態（Ｌｆ１）より開度が大きい大開度状態（Ｌｆ２）とを提供する。上流バルブ３２５は、小リフト量によって小開度状態（Ｌｆ１）を提供する。上流バルブ３２５は、小リフト量よりリフト量が大きい大リフト量によって大開度状態（Ｌｆ２）を提供する。上流バルブ３２５のリフト量（開度）は、駆動機構３２７によって調節される。
【００７７】
図１０において、往復流の両方において、流れの開始直後に熱媒体５を加圧する波形が図示されている。上流バルブ３２５は、流れの開始直後に大開度状態（Ｌｆ２）に制御され、流れの期間中に小開度状態（Ｌｆ１）に制御される。これにより、素子ベッド２内の気泡が圧縮され、流れの開始時における位相誤差が抑制される。なお、往復流の片方のみにおいて、このような開度制御を実施してもよい。
【００７８】
時刻ｔ１において、駆動機構３２７は、上流バルブ３２５および下流バルブ３６を開く。この実施形態では、これら開弁タイミングに位相差は設けられていない。これら開弁タイミングに、上記実施形態のような位相差を設けてもよい。これにより、順流ＦＷが流れ始める。
【００７９】
しかも、駆動機構３２７は、上流バルブ３２５だけを大開度状態に駆動する。これにより、素子ベッド２内の圧力は急激に上昇する。ここでは、素子ベッド２の圧力は、上流バルブ３２５が小開度状態であるときよりも急激に上昇する。すなわち、駆動機構３２７は、順流ＦＷの開始時にのみ、圧力の上昇勾配を大きくする。この結果、順流ＦＷが開始されるときに、素子ベッド２内の圧力が高められ、気泡が圧縮される。これにより、順流ＦＷの開始位相の誤差が抑制される。
【００８０】
駆動機構３２７は、上流バルブ３２５の開度を一時的に大開度状態に駆動する。この大開度状態の期間は、順流ＦＷが提供される期間の一部である。駆動機構３２７は、上流バルブ３２５の開度を、大開度のあとに、小開度に制御することによって、所定の期間にわたって順流ＦＷを流し続ける。大開度状態の期間は、例えば、駆動機構３２７のカムプロファイルによって設定可能である。
【００８１】
時刻ｔ２において、駆動機構３２７は、上流バルブ３２５および下流バルブ３６を閉じる。これにより、順流ＦＷが終了する。上流バルブ２５および下流バルブ３６が閉じられると、素子ベッド２内の圧力は徐々に低下する。
【００８２】
やがて、時刻ｔ３において、逆流ＲＶが流れ始める。同時に、逆流ＲＶのための上流バルブも一時的に大開度状態に制御される。この結果、逆流ＲＶにおいても、気泡が圧縮される。これにより、逆流ＲＶの開始位相の誤差が抑制される。
【００８３】
この実施形態は往復流の両方において、流れの開始時に上流バルブを一時的に大開度状態に制御している。これに代えて、順流ＦＷまたは逆流ＲＶにおいてのみ、上流バルブを大開度状態に制御してもよい。
【００８４】
この実施形態でも、熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、熱媒体５の中にある気泡を圧縮するように、往復流を生成する。熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、熱媒体５を加圧する。上流バルブ３２５は、ＭＣＥ素子４より上流における熱媒体５の通路を開閉する。しかも、上流バルブ３２５は、通路面積を少なくとも大面積（Ｌｆ２）と、小面積（Ｌｆ１）とに調節可能である。大面積は、小面積より面積が大きい。下流バルブ３６は、ＭＣＥ素子４より下流における熱媒体５の通路を開閉する。駆動機構３２７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に上流バルブを一時的に大面積とする。よって、流れの開始直後に素子ベッド２内の圧力の上昇勾配が大きくなる。大面積による上昇勾配は、小面積による上昇勾配よりも大きい。このため、流れの開始直後、すなわち上流バルブおよび下流バルブの両方が開弁状態となった直後において、気泡を圧縮でき、流れの開始位相の誤差が抑制される。
【００８５】
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、比較的長い流れ期間にわたって順流ＦＷおよび／または逆流ＲＶを流すために、所定の圧力Ｐｎを提供するポンプが用いられている。これに代えて、この実施形態では、位相誤差があっても、その影響が抑制されるほどに短い流れ期間を実現できる比較的大能力のポンプが用いられる。
【００８６】
図１１に図示されるように、ＭＨＰ装置１は、吐出流量が大きく、高い吐出圧力を提供できるポンプ４２２、４３２を備える。ポンプ４２２、４３２は、気泡の圧縮に起因する位相誤差があっても、必要な流量を流しきることができる圧力を提供する。ポンプ４２２、４３２は、ポンプ２２、３２の１．５倍を超える流量と圧力とを提供する。
【００８７】
熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流量を、励磁期間Ｔｍおよび／または消磁期間Ｔｄよりも短い流れ期間Ｔｆの間に流しきる。励磁期間Ｔｍと、消磁期間Ｔｄとは、ほぼ等しい場合がある。励磁期間Ｔｍ（消磁期間Ｔｄ）は、磁場変化の遅れがあるから、１／２Ｔｐより短い。よって、流れ期間Ｔｆ（Ｔｒ）は、Ｔｆ（Ｔｒ）＜Ｔｍ（Ｔｄ）＜１／２Ｔｐを満たすように設定される。
【００８８】
図１２において、流れ期間Ｔｆおよび流れ期間Ｔｒは、励磁期間Ｔｍおよび消磁期間Ｔｄより短い。しかも、流れ期間Ｔｆ、Ｔｒの前には、遅れ期間ＤＬが設けられている。さらに、流れ期間Ｔｆ、Ｔｒの前には、進み期間ＰＰが設けられている。遅れ期間ＤＬは、波形ＭＧに対して波形ＦＲが遅れる期間である。進み期間ＰＰは、波形ＭＧに対して波形ＦＲが進む期間である。遅れ期間ＤＬは、励磁期間Ｔｍ（Ｔｄ）の約１４％である。進み期間ＰＰも、励磁期間Ｔｍ（Ｔｄ）の約１４％である。よって、この実施形態では、流れ期間Ｔｆ（Ｔｒ）は、励磁期間Ｔｍ（Ｔｄ）の約７０％を上回らない。流れ期間Ｔｆ（Ｔｒ）は、励磁期間Ｔｍ（消磁期間Ｔｄ）の６０％より短くすることができる。さらに、流れ期間Ｔｆ（Ｔｒ）は、励磁期間Ｔｍ（消磁期間Ｔｄ）の５０％より短く設定されてもよい。気泡の圧縮によって流れの開始位相が誤差を有していても、遅れ期間ＤＬおよび／または進み期間ＰＰは、励磁期間Ｔｍ（消磁期間Ｔｄ）に対して流れ期間Ｔｆ（Ｔｒ）が過度にずれることを防止する。
【００８９】
この実施形態では、往復流の両方に遅れ期間ＤＬと、進み期間ＰＰとを設けている。これに代えて、往復流の片方にのみ、遅れ期間ＤＬと、進み期間ＰＰとを設けてもよい。また、遅れ期間ＤＬおよび進み期間ＰＰの一方のみを設けてもよい。例えば、遅れ期間ＤＬのみを採用するだけで、流れの開始位相の誤差による影響が抑制される。
【００９０】
この実施形態でも、熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後に、熱媒体５の中にある気泡を圧縮するように、往復流を生成する。しかも、熱輸送装置７は、往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、熱媒体５の中にある気泡を圧縮するように、往復流を生成する。この実施形態では、ポンプ４２２、４３２は、往復流の少なくとも一方の流量を、励磁期間Ｔｍおよび／または消磁期間Ｔｄよりも短い流れ期間Ｔｆ、Ｔｒの間に流しきるための高い圧力を素子ベッド２内の熱媒体５に作用させる。しかも、駆動機構２７、３２７は、流れ期間Ｔｆ、Ｔｒの間に上流バルブ２５および下流バルブ３６の両方を開く。よって、比較的高い圧力を提供するポンプ４２２、４３２は、素子ベッド２内の圧力の上昇勾配を大きくする。圧力Ｐｓｄに向かう上昇勾配は、圧力Ｐｎに向かう上昇勾配より大きい。また、比較的高い圧力を提供するポンプ４２２、４３２は、素子ベッド２内の圧力の絶対値を圧力Ｐｎより高い圧力Ｐｓｄまで到達させる。これらの結果、素子ベッド２内の気泡は圧縮される。このため、位相誤差が抑制される。しかも、この実施形態では、流れ期間Ｔｆ（Ｔｒ）が、励磁期間Ｔｍ（消磁期間Ｔｄ）より短いから、位相誤差があっても、その影響が抑制される。この実施形態では、往復流の少なくとも一方の流れの期間中に、熱媒体５の中にある気泡を圧縮するから、その流れの終了位相の誤差が抑制される。
【００９１】
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、ポペット型のバルブ２５、２６、３２５によってバルブ機構２４、３４が提供される。これに代えて、バルブ機構２４、３４は、多様なバルブによって提供することができる。この実施形態では、バタフライ型のバルブが用いられる。
【００９２】
図１３に図示されるように、バルブ機構２４は、バタフライ型のバルブ５２５、５２６を有する。バルブ５２５、５２６は、可動弁体の回転角度によって流路を開閉する。バルブ５２５、５２６の開閉は、駆動機構２７によって操作される。駆動機構２７は、カム機構など多様な機械的な連動機構によって提供することができる。同様に、バルブ機構３４も、バタフライ型のバルブによって提供することができる。
【００９３】
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。この実施形態では、ロータリ式のシャッタ型のバルブが用いられる。
【００９４】
図１４に図示されるように、バルブ機構２４は、シャッタ型のバルブ６２５、６２６を有する。バルブ６２５、６２６は、可動弁体として機能する回転板６２７を有する。バルブ６２５、６２６は、回転板６２７に形成された可動ポートが固定ポートと連通することによって開弁し、回転板６２７が固定ポートを閉鎖することによって閉弁する。バルブ６２５、６２６の開閉は、駆動機構としての回転板６２７によって操作される。回転板６２７は、例えば、動力源１５によって駆動される。同様に、バルブ機構３４も、シャッタ型のバルブによって提供することができる。
【００９５】
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。
【００９６】
上記実施形態では、熱輸送装置７は、順流ＦＷと逆流ＲＶとの両方、すなわち往復流の両方の流れにおいて気泡を圧縮する。これに代えて、順流ＦＷにおいてのみ、または逆流ＲＶにおいてのみ、すなわち往復流の一方の流れのみにおいて気泡を圧縮してもよい。
【００９７】
上記実施形態では、バルブ機構２４、３４は、機械的な駆動機構２７、を備えている。磁気熱サイクル装置の運転方法は、主として、駆動機構２７、３２７、６２７によって実現されている。これに代えて、バルブ機構２４、３４は、電磁的な駆動機構と、電気的な制御装置とを備えていてもよい。電磁的な駆動機構と電気的な制御装置とは、例えば、多様な制御を可能とする。この場合、運転方法は、主として制御装置によって実現される。
【００９８】
上記実施形態では、ＭＨＰ装置１は、磁場変調装置６の位相と、熱輸送装置７との間の位相差を調節する位相調節器を備えない。これに代えて、ＭＨＰ装置１は、位相調節器を備えていてもよい。なお、この開示は、位相誤差を抑制するから、位相調節器を用いなくても、望ましい位相を実現することができる。
【００９９】
上記実施形態では、熱輸送装置７は、（１）往復流の少なくとも一方の流れの開始前、（２）往復流の少なくとも一方の流れの開始直後、（３）往復流の少なくとも一方の流れの期間中、の少なくともいずれかひとつにおいて、気泡を圧縮する。これに代えて、（１）、（２）および（３）において、気泡を圧縮してもよい。例えば、第４実施形態において、第１実施形態のように上流バルブだけを開いてもよい。この開示は、（１）および（２）の組合わせ、（１）および（３）の組合わせなど多様な組合せを包含している。なお、（１）は、往復流の少なくとも一方の流れが開始されるまでの期間と解釈されてもよい。（２）は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後から、その流れ期間の１／２までと解釈されてもよい。（２）は、往復流の少なくとも一方の流れの開始直後から、その流れ期間の１／３、または１／４までと解釈されてもよい。「直後」の語は、必要な熱輸送に悪影響を与えない程度の短時間と解釈されてもよい。（３）は、往復流の少なくとも一方の流れが終了するまでの期間と解釈されてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１  磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ装置）、
２  素子ベッド、  ３  容器、  ３ａ  作業室、
４  磁気熱量効果素子（ＭＣＥ素子）、  ５  熱輸送媒体、
６  磁場変調装置、  ６ａ  磁性部材、  ７  熱輸送装置、
８  空調装置（ＨＶＡＣ）、  １１  高温端、  １２  低温端、
１５  動力源、  １６  制御装置、  １７  ハウジング、
２１  低温系統、  ３１  高温系統、  ２２、３２  ポンプ、
２３、３３  リザーバ、  ２４、３４  バルブ機構、
２５、３５  上流バルブ、２６、３６  下流バルブ、
２１６  制御装置、  ２２２、２３２  ポンプ、
３２５  上流バルブ、  ３２７  駆動機構、
４２２、４３２  ポンプ、
５２５  上流バルブ、  ５２６  下流バルブ、
６２５  上流バルブ、６２６  下流バルブ、
ＦＷ  順流、  ＲＶ  逆流、
ＬＤ  長さ方向、  ＴＤ  厚さ方向。
【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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【図１４】
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