(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部が開口した筐体内に、磁気熱量効果材料（２６）を熱輸送媒体が通過できる状態で配置した材料容器（２５）と、
前記材料容器（２５）内で熱輸送媒体を往復流動させる往復動ポンプ（１３）と、
前記材料容器（２５）内の前記磁気熱量効果材料（２６）に対して、磁界を印加、或いは印加していた磁界を除去する磁場変化付与機構（２２，２３）と、を備える磁気冷凍システム（３０）において、
前記材料容器（２５）を構成する筐体の肉厚部に、熱輸送媒体が通過する方向に断熱層（６０）を形成した磁気冷凍システム（３０）を用いた空気調和装置（１０）であって、
前記往復動ポンプ（１３）は、モータ（２０）に駆動される回転軸（２１）により駆動され、前記回転軸（２１）の周囲に備えられた複数のシリンダから前記ポンプ（１３）の両側にある前記材料容器（２５）に熱輸送媒体を吐出、或いは前記材料容器（２５）から熱輸送媒体を吸引するように構成され、
磁場変化付与機構（２２，２３）は、前記回転軸（２１）に取り付けられたロータ（２２）の外周面に設置された永久磁石（２３）により構成され、
前記材料容器（２５）に接続する循環路（１５，１６）は、クーラユニット（２）を備えた第１の循環路（１５）とヒータユニット（５）を備えた第２の循環路（１６）から構成され、
前記第１の循環路（１５）では、熱輸送媒体の前記材料容器（２５）からの吐出時に前記永久磁石（２３）が前記磁気熱量効果材料（２６）への磁場を除去するように動作し、前記第２の循環路（１６）では、熱輸送媒体の前記材料容器（２５）からの吐出時に前記永久磁石（２３）が前記磁気熱量効果材料（２６）に磁場を印加するように動作することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記材料容器（２５）を構成する筐体の外周面に、所定長さ毎に前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を、熱輸送媒体が通過する方向に垂直な方向に設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記材料容器（２５）を構成する筐体の外周面に、前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を散在させて設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】
両端部が開口した筐体内に、磁気熱量効果材料（２６）を熱輸送媒体が通過できる状態で配置した材料容器（２５）と、
前記材料容器（２５）内で熱輸送媒体を往復流動させる往復動ポンプ（１３）と、
前記材料容器（２５）内の前記磁気熱量効果材料（２６）に対して、磁界を印加、或いは印加していた磁界を除去する磁場変化付与機構（２２，２３）と、を備える磁気冷凍システム（３０）において、
前記材料容器（２５）を構成する筐体を、内側筐体（２５Ｕ）と外側筐体（２５Ｓ）とから構成し、前記内側筐体（２５Ｕ）と前記外側筐体（２５Ｓ）の間に、断熱層（６０）を形成した磁気冷凍システム（３０）を用いた空気調和装置（１０）であって、
前記往復動ポンプ（１３）は、モータ（２０）に駆動される回転軸（２１）により駆動され、前記回転軸（２１）の周囲に備えられた複数のシリンダから前記ポンプ（１３）の両側にある前記材料容器（２５）に熱輸送媒体を吐出、或いは前記材料容器（２５）から熱輸送媒体を吸引するように構成され、
磁場変化付与機構（２２，２３）は、前記回転軸（２１）に取り付けられたロータ（２２）の外周面に設置された永久磁石（２３）により構成され、
前記材料容器（２５）に接続する循環路（１５，１６）は、クーラユニット（２）を備えた第１の循環路（１５）とヒータユニット（５）を備えた第２の循環路（１６）から構成され、
前記第１の循環路（１５）では、熱輸送媒体の前記材料容器（２５）からの吐出時に前記永久磁石（２３）が前記磁気熱量効果材料（２６）への磁場を除去するように動作し、前記第２の循環路（１６）では、熱輸送媒体の前記材料容器（２５）からの吐出時に前記永久磁石（２３）が前記磁気熱量効果材料（２６）に磁場を印加するように動作することを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】
前記外側筐体（２５Ｓ）の外周面に、所定長さ毎に前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を、熱輸送媒体が通過する方向に垂直な方向に設けたことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記外側筐体（２５Ｓ）の外周面に、前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を散在させて設けたことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記断熱層（６０）、或いは断熱部（６１）には低熱伝導率物質が充填されていることを特徴とする請求項２，３，５及び６の何れか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記断熱層（６０）、或いは断熱部（６１）は空気で満たされていることを特徴とする請求項２，３，５及び６の何れか１項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記第１の循環路（１５）には、前記材料容器（２５）から吐出された冷却された熱輸送媒体を前記クーラユニット（２）を通さずに前記材料容器（２５）に戻すための第１のバイパス通路（１７Ａ）と、熱輸送媒体が前記材料容器（２５）に戻る前に外気から吸熱を行う室外器（１４）を備えた第３のバイパス通路（１９Ａ）が設けられており、
前記第２の循環路（１６）には、前記材料容器（２５）に戻る前に外気に放熱を行う室外器（１４）を備えた第２のバイパス通路（１８Ａ）が設けられていて、
前記空気調和装置（１０）の暖房時に、前記第１の循環路（１５）の熱輸送媒体は、前記第１のバイパス通路（１７Ａ）と前記第３のバイパス通路（１９Ａ）を通り、
前記空気調和装置（１０）の冷房時に、前記第２の循環路（１６）の熱輸送媒体は、前記第２のバイパス通路（１８Ａ）を通ることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気冷凍システムを用いた空気調和装置に関するものであり、磁気冷凍システムの磁気熱量効果材料を収容する材料容器の熱伝導損失を低減して、冷房能力及び暖房能力を向上させた磁気冷凍システムを用いた空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用の空気調和装置、例えば、自動車や鉄道車両の空気調和装置の冷凍システムとして磁気冷凍システムが知られている。この磁気冷凍システムを鉄道車両用空調システムに適用したものが特許文献１に記載されている。磁気冷凍システムとは、ある種の磁性体（特許文献１では磁気作業物質と記載されるが、本願では磁気熱量効果材料という）に磁場を加えていくと、磁気熱量効果材料が発熱し、磁場を取り去るとその温度が下がる現象（磁気熱量効果）を利用した冷凍システムである。
【０００３】
このような磁気冷凍システムは、気体冷凍システムと比較すると、気体冷凍に使用されるフロンや代替フロンを使用しないので環境にやさしく、また、気体冷凍に必要なコンプレッサを使用した圧縮過程や膨張過程が不要でありエネルギー効率が高い。磁気冷凍システムに必要な構成は、磁気熱量効果材料を通過させて熱交換を行う熱輸送媒体の移動を行うポンプと、磁気熱量効果材料に磁場変化を与える磁場印加装置のみである。
【０００４】
一般に、磁気熱量効果材料は横長の材料容器の中に充填されており、この材料容器に対して垂直な方向に磁場変化が与えられる。材料容器に磁場が印加されると内部の磁気熱量効果材料が発熱して温度が上がり、印加状態の磁場が除去されると内部の磁気熱量効果材料の温度が下がる。磁気熱量効果材料の温度が上がった時に材料容器に熱輸送媒体を通せば、吐出された熱湯媒体の温度が上がり、磁気熱量効果材料の温度が下がった時に材料容器に熱輸送媒体を通せば、吐出された熱湯媒体の温度が下がる。
【０００５】
従来の磁気冷凍システム並びに磁気冷凍システムを用いた空気調和装置では、材料容器を通過させて磁気熱量効果材料と熱交換を行う熱輸送媒体として、水、或いは不凍液（ロングライフクーラント：ＬＬＣ）が使用されている。水或いは不凍液は循環通路を通って再び材料容器に戻ってくるようになっており、空気調和装置では、温度が上昇した熱輸送媒体をヒータユニットに通して暖房を行い、温度が下がった熱輸送媒体をクーラユニットに通して冷房を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３８７８９２号公報（図１、図７、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来の磁気冷凍システムを用いた空気調和装置では、熱輸送媒体に対して加熱、或いは冷却を行う材料容器における熱伝導損失については考慮がなく、材料容器における熱伝導損失によって磁気冷凍システムを用いた空気調和装置における暖房能力、冷房能力の低下を招くという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、磁気冷凍システムを用いた空気調和装置において、熱輸送媒体が磁気熱量効果材料と熱交換を行う材料容器における熱伝導損失を低減して、冷房能力、或いは暖房能力を向上させることができる磁気冷凍システムを用いた空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、両端部が開口した筐体内に、磁気熱量効果材料（２６）を熱輸送媒体が通過できる状態で配置した材料容器（２５）と、前記材料容器（２５）内で熱輸送媒体を往復流動させる往復動ポンプ（１３）と、前記材料容器（２５）内の前記磁気熱量効果材料（２６）に対して、磁界を印加、或いは印加していた磁界を除去する磁場変化付与機構（２２，２３）とを備える磁気冷凍システム（３０）において、前記材料容器（２５）を構成する筐体の肉厚部に、熱輸送媒体が通過する方向に断熱層（６０）を形成した磁気冷凍システム（３０）を用いた空気調和装置（１０）であって、前記往復動ポンプ（１３）は、モータ（２０）に駆動される回転軸（２１）により駆動され、前記回転軸（２１）の周囲に備えられた複数のシリンダから前記ポンプ（１３）の両側にある前記材料容器（２５）に熱輸送媒体を吐出、或いは前記材料容器（２５）から熱輸送媒体を吸引するように構成され、磁場変化付与機構（２２，２３）は、前記回転軸（２１）に取り付けられたロータ（２２）の外周面に設置された永久磁石（２３）により構成され、前記材料容器（２５）に接続する循環路（１５，１６）は、クーラユニット（２）を備えた第１の循環路（１５）とヒータユニット（５）を備えた第２の循環路（１６）から構成され、前記第１の循環路（１５）では、熱輸送媒体の前記材料容器（２５）からの吐出時に前記永久磁石（２３）が前記磁気熱量効果材料（２６）への磁場を除去するように動作し、前記第２の循環路（１６）では、熱輸送媒体の前記材料容器（２５）からの吐出時に前記永久磁石（２３）が前記磁気熱量効果材料（２６）に磁場を印加するように動作することを特徴とする空気調和装置である。
【００１０】
これにより、材料容器の断熱ができるので、空気調和装置の暖房、冷房の効率が向上する。
【００１１】
請求項２の発明は、前記材料容器（２５）を構成する筐体の外周面に、所定長さ毎に前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を、熱輸送媒体が通過する方向に垂直な方向に設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置である。
【００１２】
これにより、材料容器の断熱性が向上するので、空気調和装置の暖房、冷房の効率が更に向上する。
【００１３】
請求項３の発明は、前記材料容器（２５）を構成する筐体の外周面に、前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を散在させて設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置である。
【００１４】
これにより、材料容器の断熱性が向上するので、空気調和装置の暖房、冷房の効率が更に向上する。
【００１５】
請求項４の発明は、両端部が開口した筐体内に、磁気熱量効果材料（２６）を熱輸送媒体が通過できる状態で配置した材料容器（２５）と、前記材料容器（２５）内で熱輸送媒体を往復流動させる往復動ポンプ（１３）と、前記材料容器（２５）内の前記磁気熱量効果材料（２６）に対して、磁界を印加、或いは印加していた磁界を除去する磁場変化付与機構（２２，２３）と、を備える磁気冷凍システム（３０）において、前記材料容器（２５）を構成する筐体を、内側筐体（２５Ｕ）と外側筐体（２５Ｓ）とから構成し、前記内側筐体（２５Ｕ）と前記外側筐体（２５Ｓ）の間に、断熱層（６０）を形成した磁気冷凍システム（３０）を用いた空気調和装置（１０）であって、往復動ポンプ（１３）は、モータ（２０）に駆動される回転軸（２１）により駆動され、回転軸（２１）の周囲に備えられた複数のシリンダからポンプ（１３）の両側にある材料容器（２５）に熱輸送媒体を吐出、或いは材料容器（２５）から熱輸送媒体を吸引するように構成され、磁場変化付与機構（２２，２３）は、回転軸（２１）に取り付けられたロータ（２２）の外周面に設置された永久磁石（２３）により構成され、材料容器（２５）に接続する循環路（１５，１６）は、クーラユニット（２）を備えた第１の循環路（１５）とヒータユニット（５）を備えた第２の循環路（１６）から構成され、第１の循環路（１５）では、熱輸送媒体の材料容器（２５）からの吐出時に永久磁石（２３）が磁気熱量効果材料（２６）への磁場を除去するように動作し、第２の循環路（１６）では、熱輸送媒体の材料容器（２５）からの吐出時に永久磁石（２３）が磁気熱量効果材料（２６）に磁場を印加するように動作することを特徴とする空気調和装置である。
【００１６】
材料容器を構成する筐体を、内側筐体と外側筐体とから構成し、内側筐体と前記外側筐体の間に断熱層を形成したことにより、材料容器の構成が簡素になり、空気調和装置の暖房、冷房の効率が向上する。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４に記載の発明において、前記外側筐体（２５Ｓ）の外周面に、所定長さ毎に前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を、熱輸送媒体が通過する方向に垂直な方向に設けたことを特徴とする空気調和装置である。
【００１８】
これにより、材料容器の断熱性が向上するので、空気調和装置の暖房、冷房の効率が更に向上する。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項４に記載の発明において、前記外側筐体（２５Ｓ）の外周面に、前記断熱層（６０）に繋がる断熱部（６１）を散在させて設けたことを特徴とする空気調和装置である。
【００２０】
これにより、材料容器の断熱性が向上するので、空気調和装置の暖房、冷房の効率が更に向上する。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項２，３，５及び６の何れかに記載の発明において、前記断熱層（６０）、或いは断熱部（６１）には低熱伝導率物質が充填されていることを特徴とする空気調和装置である。
【００２２】
これにより、材料容器の断熱層或いは断熱部に低熱伝導率物質を充填したことにより、材料容器の断熱性が向上するので、空気調和装置の暖房、冷房の効率が更に向上する。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項２，３，５及び６の何れかに記載の発明において、前記断熱層（６０）、或いは断熱部（６１）は空気で満たされていることを特徴とする空気調和装置である。
【００２４】
これにより、材料容器の断熱層或いは断熱部を空気で満たしたことにより、材料容器の断熱性が向上するので、空気調和装置の暖房、冷房の効率が更に向上する。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項１から８の何れか１項に記載の発明において、前記第１の循環路（１５）には、前記材料容器（２５）から吐出された冷却された熱輸送媒体を前記クーラユニット（２）を通さずに前記材料容器（２５）に戻すための第１のバイパス通路（１７Ａ）と、熱輸送媒体が前記材料容器（２５）に戻る前に外気から吸熱を行う室外器（１４）を備えた第３のバイパス通路（１９Ａ）が設けられており、前記第２の循環路（１６）には、前記材料容器（２５）に戻る前に外気に放熱を行う室外器（１４）を備えた第２のバイパス通路（１８Ａ）が設けられていて、前記空気調和装置（１０）の暖房時に、前記第１の循環路（１５）の熱輸送媒体は、前記第１のバイパス通路（１７Ａ）と前記第３のバイパス通路（１９Ａ）を通り、前記空気調和装置（１０）の冷房時に、前記第２の循環路（１６）の熱輸送媒体は、前記第２のバイパス通路（１８Ａ）を通ることを特徴とする空気調和装置である。
【００２８】
これにより、空気調和装置の暖房能力及び冷房能力が向上する。
【００２９】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る磁気冷凍システムを車両用空気調和装置に搭載した一実施形態における全体構成図である。
【図２】（ａ）は図１に示した磁気冷凍システムの詳細な構成の一例を示す断面図、（ｂ）は図１に示した磁気冷凍システムの詳細な構成の別の例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は図２（ａ）、（ｂ）に示した磁気冷凍システムのＡ−Ａ線における局部断面図、（ｂ）は（ａ）に示した磁気熱量効果材料を収容する材料容器の一例の構成を示す組み立て斜視図、（ｃ）は（ａ）に示した磁石を備えたロータの構成の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明の磁気冷凍システムに使用する磁気熱量効果材料を収容した状態の材料容器の第１の実施例の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ‐Ｂ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ‐Ｃ線における断面図、（ｄ）は（ａ）〜（ｃ）に示した材料容器の磁気熱量効果材料を収容しない状態の構成を示す部分斜視図である。
【図５】図４（ｄ）に示した材料容器を形成するための射出成形金型の部分的な構成を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、図４（ｄ）に示す材料容器と同様の構成を有する材料容器を、外側筐体と内側筐体とで構成する場合の、第２の実施例の材料容器の組み立て斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した内部容器の第１の実施例の変形実施例の構成を示す斜視図である。
【図７】図６（ａ）に示した外側筐体と内側筐体の更に別の変形実施例の構成を示す組み立て斜視図である。
【図８】（ａ）は図３（ｂ）に示した形状の材料容器に本発明を適用した場合の、材料容器の第３の実施例の構成を示す組み立て斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した磁気熱量効果材料抜きの材料容器を組み込んだ磁気冷凍システムの構成を示す図３（ａ）と同じ部位の局部断面図である。
【図９】図８（ｂ）に示した材料容器の変形実施例の構成を示す一体型の材料容器の正面図である。
【図１０】本発明の材料容器を採用した磁気冷凍システムの効果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。また、各実施態様についても、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
【００３２】
図１は、本発明に係る磁気冷凍システム３０を用いた車両用の空気調和装置１０の構成を示すものである。空気調和装置１０は車両の室内側にあり、その装置本体１の中にクーラユニット２がある。また、クーラユニット２の下流側には、冷房通路３と、ヒータユニット５とヒータコア６を備える暖房通路４とがある。そして、冷房通路３と暖房通路４の入口部にはエアミックスダンパ７が設けられており、エアミックスダンパ７の移動によってクーラユニット２を通過した気流を冷房通路３に流すか、暖房通路４を流すかの調節が行われるようになっている。
【００３３】
一方、車両のエンジンルーム内には、モータ２０によって回転される回転軸２１によって動作する冷却水製造部１１、温水製造部１２及び往復動ポンプ１３がある。冷却水製造部１１、温水製造部１２及び往復動ポンプ１３の内部構造については後述する。冷却水製造部１１は磁気の作用で熱輸送媒体を冷却するものであり、冷却水製造部１１で冷却された熱輸送媒体は往復動ポンプ１３によって冷却水循環路１５に吐出され、クーラユニット２に送られた後に冷却水製造部１１に戻ってくる。逆に、温水製造部１２は磁気の作用で熱輸送媒体を加熱するものであり、温水製造部１２で加熱された熱輸送媒体は往復動ポンプ１３によって温水循環路１６に吐出され、ヒータユニット５に送られた後に温水製造部１２に戻ってくる。
【００３４】
一方、空気調和装置１０では、その暖房通路４に設けられたヒータコア６に、エンジン８を冷却して暖められた冷却水（クーラント）がクーラント循環路９を通じて供給され、ヒータユニット５と共に暖房通路４を通る気流を暖める。ヒータコア６は本発明には直接関係がないので、ヒータコア６についてはこれ以上の説明を省略する。
【００３５】
ここで、冷却水循環路１５と温水循環路１６の構成について詳細に説明する。冷却水製造部１１には複数のシリンダがあり、各シリンダには枝管１５Ａが接続されている。複数の枝管１５Ａは集合され、供給管１５Ｂとなってクーラユニット２に熱輸送媒体を供給する。クーラユニット２から排出された熱輸送媒体は、戻り管１５Ｃによって冷却水製造部１１まで戻り、各シリンダに接続された枝管１５Ｄに分配されて各シリンダに戻る。供給管１５Ｂと戻り管１５Ｃの間には、クーラユニット２をバイパスするバイパス管１７Ａが設けられている。バイパス管１７Ａは、戻り管１５Ｃには直接接続されるが、供給管１５Ｂには第１の流路切換弁１７を介して接続されている。
【００３６】
暖房時には、第１の流路切換弁１７の切り換えにより、供給管１５Ｂを流れる熱輸送媒体は、クーラユニット２を経由せず、バイパス管１７Ａを経由して冷却水製造部１１まで戻ることができる。更に、戻り管１５Ｃの枝管１５Ｄの上流側には、第３の流路切換弁１９があり、第３の流路切換弁１９には室外器１４を経由して第３の流路切換弁１９に戻る迂回管１９Ａが接続されている。暖房時には、第３の流路切換弁１９の切り換えにより、戻り管１５Ｃを流れてきた熱輸送媒体は、第３の流路切換弁１９から迂回管１９Ａに流れ、室外器１４で外気から吸熱して第３の流路切換弁１９に戻り、戻り管１５Ｃに再流入して冷却水製造部１１に戻ることができる。
【００３７】
同様に、温水製造部１２には熱輸送媒体を加熱して温水にする複数のシリンダがあり、各シリンダには枝管１６Ａが接続されている。複数の枝管１６Ａは集合され、供給管１６Ｂとなってヒータユニット５に熱輸送媒体を供給する。ヒータユニット５から排出された熱輸送媒体は、戻り管１６Ｃによって温水製造部１２まで戻り、前述の各シリンダに接続された枝管１６Ｄに分配されて各シリンダに戻る。枝管１６Ｄの上流側の戻り管１６Ｃには、第２の流路切換弁１８があり、第２の流路切換弁１８には室外器１４を経由して第２の流路切換弁１８に戻る迂回管１８Ａが接続されている。第２の流路切換弁１８の切り換えにより、戻り管１６Ｃを流れてきた熱輸送媒体は、温水製造部１２に戻る前に迂回管１８Ａに流れ、室外器１４で外気に放熱してから、温水製造部１２に戻ることができる。
【００３８】
ここで、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて冷却水製造部１１、温水製造部１２及び往復動ポンプ１３の内部構造について説明する。なお、図２（ａ）は往復動ポンプ１３にラジアルピストンポンプを使用した実施例を示し、図２（ｂ）は、往復動ポンプ１３に斜板コンプレッサを使用した実施例を示している。往復動ポンプ１３に対して左右逆に取り付けられる冷却水製造部１１と温水製造部１２の構造は同じであるので、同じ構成部材には同じ符号を付し、代表として、往復動ポンプ１３がラジアルピストンポンプである場合の冷却水製造部１１の構造について説明する。
【００３９】
冷却水製造部１１は、回転軸２１に対して同心円状に配置された円筒状のヨーク部２４を備えており、回転軸２１には図３（ａ）、（ｃ）に示すような、断面が扇状のロータ２２が対向して設けられている。そして、ロータ２２の外周面には永久磁石２３が取り付けられている。永久磁石２３の一方は外側がＮ極であり、他方は外側がＳ極である。そして、永久磁石２３の回転軌跡の外側とヨーク部２４の内周面との間には、磁気熱量効果材料２６が充填された複数の材料容器２５が配置される。
【００４０】
材料容器２５は図３（ｂ）に示すように、その外形が断面が扇紙型の筒状をしており、内部の空間にペレット状の磁気熱量効果材料２６が充填され、両端部がメッシュ状の端板２５Ｍで塞がれて、磁気熱量効果材料２６を閉じ込めている。液体は材料容器２５の一端から端板２５Ｍを通って内部に進入し、磁気熱量効果材料２６の間の隙間を通って反対側の端部から端板２５Ｍを通って外部に抜け出ることができる。この実施例では、ヨーク部２４の内周面に６個の同じ形状の材料容器２５が配置されており、材料容器２５の内周面側を、ロータ２２の外周面に取り付けられた永久磁石２３が回転移動する。ロータ２２、永久磁石２３及びヨーク部２４が、材料容器２３に充填された磁気熱量効果材料２６に磁場を与える磁場変化付与機構を構成する。
【００４１】
図２（ａ）に戻って説明を続けると、この実施例では往復動ポンプ１３がラジアルピストンポンプで構成されており、ラジアルピストンポンプ１３の本体は、冷却水製造部１１及び温水製造部１２のヨーク部２４と一体的に形成されている。ラジアルピストンポンプ１３には、冷却水製造部１１にある材料容器２５の個数に合わせて６つのシリンダ３４が回転軸２１に対して放射状に設けられており、各シリンダ３４の内部には往復動するピストン３３が設けられている。一方、モータ２０によって回転する回転軸２１には回転軸２１に対して偏心している制御カム３２Ａが取り付けられており、制御カム３２Ａのカムプロファイル（輪郭）に各ピストン３３が係合している。図３（ａ），（ｃ）のように永久磁石２３が２極の場合は、制御カム３２Ａが１回転すると、各シリンダ３４内のピストン３３が２往復する。これは、ピストン３３の往復は磁場の印加と除去に同期する必要があるためであり、永久磁石２３の極数に応じてピストン３３の往復回数は異なる。回転軸２１から遠い側の各シリンダ３４の側面は、連絡通路３８によって冷却水製造部１１と温水製造部１２の各材料容器２５の端面に接続されている。
【００４２】
図２（ａ）に示す実施例では、ラジアルピストンポンプ１３から遠い側の冷却水製造部１１の端面には、端面板２９が取り付けられている。端面板２９には、各材料容器２５の端面に熱輸送媒体を導き入れる吸入弁２８と、各材料容器２５の端面から排出される熱輸送媒体を吐出する吐出弁２７とが設けられている。吐出弁２７には図１で説明した冷却水循環路１５の供給管１５Ｂの枝管１５Ａが接続し、吸入弁２８には図１で説明した冷却水循環路１５の戻り管１５Ｃの枝管１５Ｄが接続する。以上、冷却水製造部１１の構造を説明したが、往復動ポンプ１３がラジアルピストンポンプの場合は、冷却水製造部１１と温水製造部１２における磁石２３の回転軸２１に対する位置は、９０度ずれている。
【００４３】
ラジアルピストンポンプ１３の対向する位置にあるピストン３３は、同時に回転軸２１から遠ざかる方向、或いは回転軸２１に近づく方向に動作する。図２（ａ）にはピストン３３が回転軸２１から遠ざかる方向に動作する時が示してあり、この時は図２（ａ）に示される吐出弁２７から熱輸送媒体が排出される。図２（ａ）に示す状態から回転軸２１が９０度回転した位置では、図２（ａ）に示すピストン３３は、回転軸２１に近づく方向に移動し、吸入弁２８から熱輸送媒体が吸入される。
【００４４】
図２（ｂ）に示す実施例では、往復動ポンプ１３が斜板コンプレッサで構成されており、斜板コンプレッサ１３は冷却水製造部１１と温水製造部１２とは別体となっている。斜板コンプレッサ１３には、冷却水製造部１１にある材料容器２５の個数に合わせて６つのシリンダ３４があり、各シリンダ３４の内部には往復動するピストン３３が設けられている。そして各ピストン３３には、モータ２０によって回転する回転子３１に取り付けられた斜板３２Ｂの外周部が係合している。斜板３２Ｂは、回転子３１に対して斜めに取り付けられており、回転子３１が１回転すると、斜板３２Ｂにより各シリンダ３４内のピストン３３が１往復する。各シリンダ３４の冷却水製造部１１側及び温水製造部１２側の端面は、連絡管３７を通る連絡通路３８によって冷却水製造部１１の各材料容器２５の端面に接続されている。３６はギヤである。
【００４５】
前述のように、冷却水製造部１１の構成と同様に構成された温水製造部１２では、往復動ポンプ１３と反対側の端面板２９にある吐出弁２７に、図１で説明した温水循環路１６の供給管１６Ｂの枝管１６Ａが接続し、吸入弁２８には図１で説明した温水循環路１６の戻り管１６Ｃの枝管１６Ｄが接続する。そして、往復動ポンプ１３によってピストン３３が動作し、冷却水製造部１１のある材料容器２５において熱輸送媒体が吸引されると、往復動ポンプ１３がラジアルピストンポンプの場合には、対向する温水製造部１２の対応する材料容器２５において熱輸送媒体が同様に吸引されるが、往復動ポンプ１３が斜板コンプレッサの場合には、対向する温水製造部１２の対応する材料容器２５において熱輸送媒体が逆に吐出される。
【００４６】
冷却水製造部１１側では、材料容器２５から熱輸送媒体が吐出される時に、材料容器２５内にある磁気熱量効果材料２６に印加されていた磁場を除去することにより、磁気熱量効果材料２６の温度が下がり、吐出される熱輸送媒体が冷却されて冷却水循環路１５に送り込まれる。逆に、温水製造部１２側では、材料容器２５から熱輸送媒体が吐出される時に、材料容器２５内にある磁気熱量効果材料２６に磁場を印加することにより、磁気熱量効果材料２６が発熱し、吐出される熱輸送媒体が加熱されて温水循環路１６に送り込まれる。永久磁石２３は、以上のような動作が行えるように、ロータ２２に配置されている。
【００４７】
以上のように構成された磁気冷凍システム３０及び磁気冷凍システム３０を組み込んだ空気調和装置１０において、本発明では磁気熱量効果材料２６を収容する材料容器２５に断熱層を設けて、熱輸送媒体の流れ方向の熱抵抗を上げ、熱伝導損失を低減して、磁気冷凍システム３０を組み込んだ空気調和装置１０の暖房効率及び冷房効率を向上させる。ここでは、図４から図９を用いて、断熱層を備える材料容器２５のいくつかの実施例を説明する。なお、説明を簡単にするために、以後の実施例では、形状は異なっても材料容器は符号２５で表し、断熱層は符号６０で表し、断熱部は符号６１で表すものとする。また、断熱層６０を形成する材料容器２５の肉厚は、断熱層６０を明確にするために大きく描いてあり、実際の寸法を示すものではない。実際の材料容器２５では、材料容器２５の肉厚を１．５ｍｍとした場合、断熱層６０の高さは０．５ｍｍ程度である。
【００４８】
図４（ａ）は、本発明の磁気冷凍システムに使用する磁気熱量効果材料２６を収容した状態の材料容器２５の構成の第１の実施例を示すものであり、図４（ｂ）と図４（ｃ）はそれぞれ図４（ａ）のＢ‐Ｂ線とＣ‐Ｃ線における断面を示している。また、図４（ｄ）は、図４（ａ）から図４（ｃ）に示した材料容器２５の、磁気熱量効果材料２６を収容しない状態の構成を示すものである。第１の実施例では、材料容器２５として、直方体形状をしたものを説明する。
【００４９】
第１の実施例の材料容器２５では、材料容器２５を構成する筐体の肉厚部の全てに、熱輸送媒体が通過する方向に断熱層６０を形成している。この断熱層６０は、熱輸送媒体が通過する方向の材料容器２５の端部から反対側の端部まで貫通させて設けられている。また、材料容器２５を構成する筐体の外周面には、所定長さ毎に、例えば材料容器２５の全長の十分の一程度の間隔毎に、断熱層６０に繋がる断熱部６１を設けている。この断熱部６１は第１の実施例ではスリット状であり、熱輸送媒体が通過する方向に垂直な方向に設けられている。材料容器２５を構成する筐体の外周面に設ける断熱部６１は、スリット状でなくても良く、円形の孔を散在させて設けることも可能である。
【００５０】
以上のように材料容器２５を構成する筐体の肉厚部に形成した断熱層６０、及び材料容器２５を構成する筐体の外周面に設けた断熱部６１には、低熱伝導率物質を充填する。低熱伝導率物質としては、例えばエアロゲルがある。なお、低熱伝導率物質を充填する代わりに、材料容器２５を構成する筐体の肉厚部に形成した断熱層６０及び材料容器２５を構成する筐体の外周面に設けた断熱部６１は、空気で満たしても良い。
【００５１】
断熱層６０及び断熱部６１を備える材料容器２５では、熱輸送媒体の流れ方向の熱抵抗が大きくなり、材料容器２５の断熱性が向上するので、磁気冷凍システムの効率が向上する。なお、材料容器２５に設けた断熱層６０及び断熱部６１に対して、材料容器２５を熱輸送媒体の流れ方向に対して垂直な方向に通過する磁場は通り難いが、材料容器２５はもともと磁場の通り難い樹脂で構成されているので、材料容器２５に断熱層６０及び断熱部６１を設けたとしても、材料容器２５を通過する磁場に影響を与えることはない。
【００５２】
図５は、図４（ｄ）に示した材料容器２５を形成するための射出成形金型４５の一例の部分的な構成を示すものである。金型４５には樹脂が充填されるキャビティ４６があり、キャビティ４６の中に、断熱層６０を形成するための断熱層形成部４７と、断熱部形成部４８とが突出している。材料容器２５はこのような断熱層形成部４７に樹脂を射出し、成形後に金型４５を分解することにより形成することができる。なお、樹脂射出後に金型４５を分解する金型構造については本発明の趣旨ではないので説明しない。
【００５３】
図６（ａ）は、図４（ｄ）に示す材料容器２５と同様の構成を有する材料容器２５を、外側筐体２５Ｓ１と内側筐体２５Ｕ１とで構成する場合の、第２の実施例の材料容器２５の構成を示すものである。外側筐体２５Ｓ１は単純な矩形の筒体であり、その外周面にスリット状の断熱部６１が設けられている。内側筐体２５Ｕ１は外側筐体２５Ｓ１より一回りサイズの小さい矩形の筒体であり、四隅に外側筐体２５Ｓ１の矩形状の内部空間の四隅に嵌合する突条６３が設けられている。そして、突条６３と突条６３の間の部分が凹部６２となっており、この凹部６２が、内側筐体２５Ｕ１を外側筐体２５Ｓ１に嵌め込んだ時に図４（ｄ）に示した断熱層６０となる。
【００５４】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した内部容器２５の第２の実施例の変形実施例における内側筐体２５Ｕ２の構成を示すものである。変形実施例の内側筐体２５Ｕ２は、図６（ａ）に示した外側筐体２５Ｓ１に嵌め込むことができる。変形実施例の内側筐体２５Ｕ２も外側筐体２５Ｓ１より一回りサイズの小さい矩形の筒体を供えており、変形実施例の内側筐体２５Ｕ２では、その４面の外周面の全てに、長手方向に伸びる複数本の突条６５が形成されており、突条６３と突条６３の間の部分の外周面が凹部６４となっている。突条６５の頂面を結ぶ面は外側筐体２５Ｓ１の矩形状の内部空間の面に一致する。内側筐体２５Ｕ２を外側筐体２５Ｓ１に嵌め込むと、この凹部６４が断熱層６０となる。
【００５５】
図７は、図６（ａ）に示した外側筐体２５Ｓ１と内側筐体２５Ｕ１の更に別の変形実施例の外側筐体２５Ｓ２と内側筐体２５Ｕ２の構成を示すものである。第２の実施例では、外側筐体２５Ｓ１の外周面に、所定長さ毎にスリット状の断熱部６１が、熱輸送媒体が通過する方向に垂直な方向に設けられていた。一方、図７に示す変形実施例では、材料容器２５を構成する外側筐体２５Ｓ２の外周面に、円孔状の断熱部６１が散在して設けられている。但し、外側筐体２５Ｓ２の外周面には、外側筐体２５Ｓ２の長手方向に、円孔状の断熱部６１が存在しない領域Ｅを設けておく。
【００５６】
一方、材料容器２５を構成するために外側筐体２５Ｓ２に嵌め込む内側筐体２５Ｕ３の外周面には、円柱状の突起６７が散在して設けられている。但し、内側筐体２５Ｕ３の外周面に設ける円柱状の突起６７は、内側筐体２５Ｕ３を外側筐体２５Ｓ２に嵌め込んだ時に重ならないような位置に散在させて設ける。例えば、円柱状の突起６７は外側筐体２５Ｓ２の長手方向に設けた領域Ｅに重なるような位置に設けておき、内側筐体２５Ｕ３を外側筐体２５Ｓ２に嵌め込む時に、円孔状の断熱部６１が円柱状の突起６７の挿入の障害とならないようにする。第２の実施例の材料容器２５並びにその変形実施例の材料容器２５は第１の実施例の材料容器２５と同様の効果を備える。
【００５７】
図８（ａ）は、図３（ｂ）に示した形状の材料容器２５に本発明を適用した場合の、材料容器２５の第３の実施例の構成を示すものである。第３の実施例の材料容器２５は、内周面を形成する壁面２５Ｎの肉厚部と、外周面を形成する壁面２５Ｇの肉厚部に、それぞれ断面形状が扇紙型の断熱層６０が形成されており、残りの壁面の肉厚部にはそれぞれ断面が矩形状の断熱層が形成されている。材料容器２５の全ての外周面には、スリット状の断熱部６１が、熱輸送部材の流れる方向に対して垂直な方向に所定間隔毎に形成されている。材料容器２５の内部の空間にペレット状の磁気熱量効果材料２６が充填され、両端部がメッシュ状の端板２５Ｍで塞がれて、磁気熱量効果材料２６を閉じ込められる点は同じである。
【００５８】
第３の実施例の材料容器２５においても、第２の実施例と同様に、材料容器２５を内側筐体と外側筐体とから構成すること、図６（ｂ）に示したような第２の実施例の変形例に対応する突条６５を設けること、或いは図７に示したような円孔状の断熱部を外側筐体に設け、円柱状の突起を内側筐体の外周面に設けることも可能である。
【００５９】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した磁気熱量効果材料抜きの材料容器２５を組み込んだ磁気冷凍システム３０の冷却水製造部１１の構造を示すものであり、図３（ａ）と同じ部位の局部断面図である。このように、本発明の材料容器２５の断熱構造は、図１から図３で説明した冷凍システム３０の冷却水製造部１１或いは温水製造部１２にも適用できる。なお、冷却水製造部１１或いは温水製造部１２に設ける材料容器２５は、図９に示すような一体的な材料容器２５Ｃとすることができる。一体的な材料容器２５Ｃでは、回転軸に対して放射状に設ける断熱層６０を、隣接する磁気熱量効果材料の収容部の間の部分において、１つにまとめることができる。
【００６０】
図４から図９に示した第１から第３の実施例の断熱層６０及び断熱部６１の形状及び配置は一例であり、断熱層６０及び断熱部６１の形状及び配置はこれらの実施例に限定されるものではない。また、断熱層６０だけを材料容器２５に設けても断熱効果があり、磁気冷凍システム並びにこれを用いた空気調和装置の暖房、冷房能力の向上に寄与する。
【００６１】
図１０は、材料容器２５に断熱層６０を形成した場合の、断熱層体積割合に対する材料ケース熱伝導損失特性を示すものであり、本発明の効果を示している。但し、材料ケース２５に断熱層６０がない場合の、材料ケース熱伝導損失を１００（％）とする。このように、材料ケース２５に断熱層６０を形成すると、材料ケースの熱伝導損失が低下する。
【符号の説明】
【００６２】
１０    空気調和装置
１１    冷却水製造部
１２    温水製造部
１３    往復動ポンプ
１４    放熱器
１５    冷却水循環路
１６    温水循環路
１７，１８，１９    流路切換弁
２１    回転軸
２２    ロータ
２３    永久磁石
２４    ヨーク部
２５、２５Ｃ    材料容器
２５Ｕ１、２５Ｕ２、２５Ｕ３    内側筐体
２５Ｓ１、２５Ｓ２    外側筐体
２６    磁気熱量効果材料
３０    本発明の磁気冷凍システム
６０    断熱層
６１、６６    断熱部
６２、６４    凹部
６３、６５    突条
６７    突起
【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】
0005729119.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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