(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量効果を有する磁気作業物質（１２）が配置されるとともに熱媒体が流通する作業室（１１）が内部に形成された容器（７）と、
磁石（３３〜３６）が発生する磁束を通過させる磁気回路部（１５）を有し、前記容器に対して前記容器の外表面である容器外表面（７ａ、７ｂ）に沿った方向に相対的に移動可能な相対的移動体（１４Ａ、１４Ｂ）と、
前記容器と前記相対的移動体とを前記容器外表面に沿った方向に相対的に移動させて、前記磁気作業物質へ印加する磁場の大きさを変更する磁場変更手段（１４）と、を備え、
前記容器外表面と前記相対的移動体の外表面である移動体外表面（１４Ａ１、１４Ｂ１）とが、隙間部（８１、８２）を介して互いに対向するように配置された磁気ヒートポンプ装置であって、
前記作業室の両端部の間で前記磁気作業物質に沿って流れるように前記熱媒体を往復動させる熱媒体移動手段（１６）と、
前記隙間部に存在する流体が、前記熱媒体の往復動方向に流れることを抑制する流れ抑制手段（９１）と、を備え、
前記流れ抑制手段は、
前記容器外表面および前記移動体外表面の少なくともいずれかから、対向する前記外表面へ向かって前記隙間部に突出された流れ抑制突起部であることを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記流れ抑制突起部は、前記対向する外表面を有する前記容器または前記相対的移動体よりも磨滅し易い材料で形成され、突出方向の先端部が前記対向する外表面に実質的に摺接していることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記容器と前記相対的移動体とが前記相対的に移動した際に、前記隙間部に存在する流体を、前記容器外表面または前記移動体外表面の近傍に滞留させる流体滞留手段（９２）を備え、
前記流体滞留手段は、
前記容器外表面および前記移動体外表面の少なくともいずれかから、対向する前記外表面へ向かって前記隙間部に突出された複数の滞留用突起部であって、前記複数の滞留用突起部の間に前記流体を滞留させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気ヒートポンプ装置。
【請求項４】
磁気熱量効果を有する磁気作業物質（１２）が配置されるとともに熱媒体が流通する作業室（１１）が内部に形成された容器（７）と、
磁石（３３〜３６）が発生する磁束を通過させる磁気回路部（１５）を有し、前記容器に対して前記容器の外表面である容器外表面（７ａ、７ｂ）に沿った方向に相対的に移動可能な相対的移動体（１４Ａ、１４Ｂ）と、
前記容器と前記相対的移動体とを前記容器外表面に沿った方向に相対的に移動させて、前記磁気作業物質へ印加する磁場の大きさを変更する磁場変更手段（１４）と、を備え、
前記容器外表面と前記相対的移動体の外表面である移動体外表面（１４Ａ１、１４Ｂ１）とが、隙間部（８１、８２）を介して互いに対向するように配置された磁気ヒートポンプ装置であって、
前記容器と前記相対的移動体とが前記相対的に移動した際に、前記隙間部に存在する流体を、前記容器外表面または前記移動体外表面の近傍に滞留させる流体滞留手段（９２）を備え、
前記流体滞留手段は、
前記容器外表面および前記移動体外表面の少なくともいずれかから、対向する前記外表面へ向かって前記隙間部に突出された複数の滞留用突起部であって、前記複数の滞留用突起部の間に前記流体を滞留させることを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記滞留用突起部は、前記対向する外表面を有する前記容器または前記相対的移動体よりも磨滅し易い材料で形成され、突出方向の先端部が前記対向する外表面に実質的に摺接していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の磁気ヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記相対的移動体は、前記磁気回路部よりも高断熱性を呈する非磁性部材（３７、３８）を、前記磁気回路部を除く部分に有しており、
前記移動体外表面の少なくとも一部は、前記非磁性部材の外表面（３７ａ、３８ａ）であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の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、磁気作業物質の磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば、下記特許文献１に開示された磁気ヒートポンプ装置がある。この装置では、作業室に磁気作業物質が充填された容器に対して、磁石を有する磁気回路部を容器の外表面に沿って回転移動させて、磁気作業物質へ印加する磁場の大きさを変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５３７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術の磁気ヒートポンプ装置では、容器と磁気回路部との間で熱が移動すると、熱損失により効率が低下する。上記従来技術の装置では、磁気回路部の回転移動方向において磁場印加領域と磁場除去領域とを交互に設けるために、磁気回路部の外表面が回転移動方向において角部を有して凸凹している。そのため、磁気回路部が回転移動すると、容器の外表面と磁気回路部の外表面との間に介在する流体が撹拌され易く、容器と磁気回路部との間で熱伝達が促進されて、熱損失が大きくなり易いという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、容器と磁気回路部との間の流体を介した熱伝達を抑制して熱損失を低減することが可能な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】
【０００６】
上記目的を達成するため、開示された技術の一つでは、
磁気熱量効果を有する磁気作業物質（１２）が配置されるとともに熱媒体が流通する作業室（１１）が内部に形成された容器（７）と、
磁石（３３〜３６）が発生する磁束を通過させる磁気回路部（１５）を有し、容器に対して容器の外表面である容器外表面（７ａ、７ｂ）に沿った方向に相対的に移動可能な相対的移動体（１４Ａ、１４Ｂ）と、
容器と相対的移動体とを容器外表面に沿った方向に相対的に移動させて、磁気作業物質へ印加する磁場の大きさを変更する磁場変更手段（１４）と、を備え、
容器外表面と相対的移動体の外表面である移動体外表面（１４Ａ１、１４Ｂ１）とが、隙間部（８１、８２）を介して互いに対向するように配置された磁気ヒートポンプ装置であって、
作業室の両端部の間で磁気作業物質に沿って流れるように熱媒体を往復動させる熱媒体移動手段（１６）と、
隙間部に存在する流体が、熱媒体の往復動方向に流れることを抑制する流れ抑制手段（９１）と、を備え、
流れ抑制手段は、
容器外表面および移動体外表面の少なくともいずれかから、対向する外表面へ向かって隙間部に突出された流れ抑制突起部であることを特徴としている。
【０００７】
開示された技術の他の一つでは、
磁気熱量効果を有する磁気作業物質（１２）が配置されるとともに熱媒体が流通する作業室（１１）が内部に形成された容器（７）と、
磁石（３３〜３６）が発生する磁束を通過させる磁気回路部（１５）を有し、容器に対して容器の外表面である容器外表面（７ａ、７ｂ）に沿った方向に相対的に移動可能な相対的移動体（１４Ａ、１４Ｂ）と、
容器と相対的移動体とを容器外表面に沿った方向に相対的に移動させて、磁気作業物質へ印加する磁場の大きさを変更する磁場変更手段（１４）と、を備え、
容器外表面と相対的移動体の外表面である移動体外表面（１４Ａ１、１４Ｂ１）とが、隙間部（８１、８２）を介して互いに対向するように配置された磁気ヒートポンプ装置であって、
容器と相対的移動体とが相対的に移動した際に、隙間部に存在する流体を、容器外表面または移動体外表面の近傍に滞留させる流体滞留手段（９２）を備え、
流体滞留手段は、
容器外表面および移動体外表面の少なくともいずれかから、対向する外表面へ向かって隙間部に突出された複数の滞留用突起部であって、複数の滞留用突起部の間に流体を滞留させることを特徴としている。
【０００８】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図２】第１の実施形態の磁気ヒートポンプ装置の斜視図である。
【図３】第１の実施形態の左側面図である。
【図４】第１の実施形態の右側面図である。
【図５】第１の実施形態の図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】第１の実施形態の図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】第１の実施形態の図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】第１の実施形態の図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】第１の実施形態の図５のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】第１の実施形態の図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】第１の実施形態の図５のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】第１の実施形態の容器であるロータの概略構成を示す斜視図である。
【図１３】第１の実施形態のロータおよび相対的移動体の一部の軸方向断面図である。
【図１４】第１の実施形態のロータおよび相対的移動体の一部の軸直交方向断面図である。
【図１５】他の実施形態の磁気ヒートポンプ装置の断面図である。
【図１６】他の実施形態のロータの平面図である。
【図１７】他の実施形態の図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
【００１２】
図１は、発明を実施するための第１実施形態に係る車両用空調装置１を示すブロック図である。車両用空調装置１は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置２を備える。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置２はＭＨＰ（Magneto-caloric effect Heat Pump）装置２とも呼ばれる。ＭＨＰ装置２は、磁気ヒートポンプ装置である熱磁気サイクル装置を提供する。
【００１３】
この明細書においてヒートポンプ装置の語は広義の意味で使用される。すなわち、ヒートポンプ装置の語には、ヒートポンプ装置によって得られる冷熱を利用する装置と、ヒートポンプ装置によって得られる温熱を利用する装置との両方が含まれる。冷熱を利用する装置は、冷凍サイクル装置とも呼ばれることがある。よって、この明細書においてヒートポンプ装置の語は冷凍サイクル装置を包含する概念として使用される。
【００１４】
車両用空調装置１は、ＭＨＰ装置２の高温側に設けられた熱交換器３を有する。熱交換器３は、ＭＨＰ装置２の高温と、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。熱交換器３は、主として放熱のために用いられる。図示の例では、熱交換器３は、ＭＨＰ装置２の熱輸送媒体と、空気との熱交換を提供する。熱交換器３は、車両用空調装置１における高温系統機器のひとつである。熱交換器３は、例えば車両の室内に設置され、空調用空気と熱交換することにより空気を温める。熱輸送媒体は、本実施形態における熱媒体に相当する。以下、熱輸送媒体を単に熱媒体と呼ぶ場合がある。
【００１５】
車両用空調装置１は、ＭＨＰ装置２の低温側に設けられた熱交換器４を有する。熱交換器４は、ＭＨＰ装置２の低温端と、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。熱交換器４は、主として吸熱のために用いられる。図示の例では、熱交換器４は、ＭＨＰ装置２の熱輸送媒体と、熱源媒体との熱交換を提供する。熱交換器４は、車両用空調装置１における低温系統機器のひとつである。熱交換器４は、例えば車両の外部に設置され、外気と熱交換する。
【００１６】
ＭＨＰ装置２は、ＭＨＰ装置２を駆動するための回転軸２ａを有する。回転軸２ａは、動力源５と作動的に連結されている。よって、ＭＨＰ装置２は、動力源５によって回転駆動される。動力源５は、ＭＨＰ装置２に回転動力を提供する。動力源５は、ＭＨＰ装置２の唯一の動力源である。動力源５は、電動機、内燃機関など回転機器によって提供される。動力源の一例は、車両に搭載された電池によって駆動される電動機である。
【００１７】
ＭＨＰ装置２は、ハウジング６を備える。ハウジング６は回転軸２ａを回転可能に支持している。ＭＨＰ装置２は、ロータ７を備える。ロータ７は、ハウジング６内に回転可能に支持されている。ロータ７は、回転軸２ａから直接的にまたは間接的に回転力を受けて、回転する。ロータ７は、動力源５によって回転させられる回転体である。ロータ７は、円筒状の部材である。
【００１８】
ロータ７は、熱輸送媒体が流れることができる作業室１１を形成する。ロータ７は、本実施形態における容器に相当する。ひとつの作業室１１は、ロータ７の軸方向に沿って延びている。ひとつの作業室１１は、ロータ７の軸方向の両方の端面において開口している。ロータ７は、複数の作業室１１を備えることができる。複数の作業室１１は、ロータ７の回転方向に沿って配列されている。以下、ロータを、容器または素子ベッドと呼ぶ場合がある。
【００１９】
ロータ７は、磁気熱量素子１２を備える。磁気熱量素子１２は、ＭＣＥ（Magneto-Caloric Effect）素子１２とも呼ばれる。磁気熱量素子１２は、本実施形態における磁気作業物質に相当する。ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子１２の磁気熱量効果を利用する。ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子１２によって作業室１１の両端部に低温端と高温端とを生成する。ＭＣＥ素子１２は、低温端と高温端との間に設けられている。図示の例では、図中の右側が低温端であり、図中の左端が高温端である。
【００２０】
ＭＣＥ素子１２は、作業室１１内に、熱輸送媒体と熱交換するように配置されている。ＭＣＥ素子１２は、ロータ７に固定され、保持されている。ＭＣＥ素子１２は、熱輸送媒体の流れ方向に沿って配置されている。ＭＣＥ素子１２は、ロータ７の軸方向に沿って細長く延在している。ロータ７は、複数のＭＣＥ素子１２を備えることができる。複数のＭＣＥ素子１２は、ロータ７の回転方向に沿って互いに離れて配置されている。
【００２１】
ＭＣＥ素子１２は、外部磁場の強弱の変化に応答して発熱と吸熱とを生じる。ＭＣＥ素子１２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１２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１２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１２は、常温域において高い磁気熱量効果を発揮する磁性体によって作られている。例えば、ガドリウム系材料、またはランタン−鉄−シリコン化合物を用いることができる。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物を用いることができる。ＭＣＥ素子１２には、外部磁場の印加により吸熱し、外部磁場の除去により発熱する素子を利用してもよい。
【００２２】
ＭＨＰ装置２は、ロータ７と対向して配置されたステータ８を有する。ステータ８は、ハウジング６の一部によって提供されている。ステータ８は、ロータ７の径方向内側および／または径方向外側に配置され、ロータ７と径方向に関して対向する部位を有する。これら径方向に関して対向する部位は、磁場変調装置を提供するために利用される。ステータ８は、ロータ７の軸方向一端および／または軸方向他端に配置され、ロータ７と軸方向に関して対向する部位を有する。これら軸方向に対向する部位は、熱輸送装置、具体的には流路切換機構を提供するために利用される。
【００２３】
ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子１２をＡＭＲ(ActiveMagnetic Refrigeration)サイクルの素子として機能させるための磁場変調装置１４と熱輸送装置１６とを備える。磁場変調装置１４は、ロータ７と、ステータ８とによって提供される。磁場変調装置１４は、ステータ８に対するロータ７の相対的な回転運動によって磁場を周期的に増減させる。磁場変調装置１４は、回転軸２ａに与えられる回転動力によって駆動される。熱輸送装置１６は、ポンプ１７と、流路切換機構１８とを有する。流路切換機構１８は、ロータ７と、ステータ８とによって提供される。流路切換機構１８は、ステータ８に対するロータ７の相対的な回転運動によって機能する。流路切換機構１８は、熱輸送媒体の流路に対する作業室１１の接続状態を切換えることにより、作業室１１およびＭＣＥ素子１２に対する熱輸送媒体の流れ方向を反転するように切換える。
【００２４】
磁場変調装置１４は、ＭＣＥ素子１２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。磁場変調装置１４は、ＭＣＥ素子１２を強い磁界内に置く励磁状態と、ＭＣＥ素子１２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１４は、ＭＣＥ素子１２が強い外部磁場の中に置かれる励磁期間、およびＭＣＥ素子１２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１４は、後述する熱輸送媒体の往復的な流れに同期して、ＭＣＥ素子１２への磁場の印加と除去とを繰り返す。磁場変調装置１４は、外部磁場を生成するための磁力源１３、例えば永久磁石、または電磁石を備える。
【００２５】
具体的には、磁場変調装置１４は、ひとつの作業室１１およびＭＣＥ素子１２を第１位置と第２位置とに交互に位置付ける。磁場変調装置１４は、第１位置にあるＭＣＥ素子１２を強い磁場の中に位置付ける。磁場変調装置１４は、第２位置にあるＭＣＥ素子１２を弱い磁場またはゼロ磁場の中に位置付ける。
【００２６】
磁場変調装置１４は、ＭＣＥ素子１２に沿って第１方向に熱輸送媒体が流れるときに、ＭＣＥ素子１２が強い磁場の中に位置付けられるように、ＭＣＥ素子１２を第１位置に位置付ける。第１方向は、低温端から高温端に向かう方向である。磁場変調装置１４は、作業室１１の一端がポンプ１７の吸入口に連通し、作業室１１の他端がポンプ１７の吐出口に連通するときに、その作業室１１の中のＭＣＥ素子１２が強い磁場の中に置かれるようにＭＣＥ素子１２を第１位置に位置付ける。
【００２７】
磁場変調装置１４は、ＭＣＥ素子１２に沿って第１方向とは反対の第２方向に熱輸送媒体が流れるときに、ＭＣＥ素子１２が弱い磁場またはゼロ磁場の中に位置付けられるように、ＭＣＥ素子１２を第２位置に位置付ける。第２方向は、高温端から低温端に向かう方向である。磁場変調装置１４は、作業室１１の一端がポンプ１７の吐出口に連通し、作業室１１の他端がポンプ１７の吸入口に連通するときに、ＭＣＥ素子１２が弱い磁場またはゼロ磁場の中に置かれるようにＭＣＥ素子１２を第２位置に位置付ける。
【００２８】
熱輸送装置１６は、ＭＣＥ素子１２が放熱または吸熱する熱を輸送するための熱輸送媒体と、この熱輸送媒体を流すための流体機器とを備える。熱輸送装置１６は、ＭＣＥ素子１２と熱交換する熱輸送媒体をＭＣＥ素子１２に沿って流す装置である。熱輸送装置１６は、ＭＣＥ素子１２に沿って熱輸送媒体を往復的に流す。熱輸送装置１６は、ＭＣＥ素子１２に沿って流れるように熱輸送媒体を往復動させる熱媒体移動手段である。熱輸送装置１６は、磁場変調装置１４による外部磁場の変化に同期して、熱輸送媒体の往復的な流れを発生させる。熱輸送装置１６は、磁場変調装置１４による磁場の増減に同期して熱輸送媒体の流れ方向を切換える。
【００２９】
ＭＣＥ素子１２と熱交換する熱輸送媒体は一次媒体と呼ばれる。一次媒体は、不凍液、水、油などの流体によって提供することができる。熱輸送装置１６は、熱輸送媒体を流すためのポンプ１７を備える。ポンプ１７は、一方向に熱輸送媒体を流す一方向ポンプである。ポンプ１７は、熱輸送媒体を吸入する吸入口と、熱輸送媒体を吐出する吐出口とを有する。ポンプ１７は、熱輸送媒体の環状の流れ経路の上に配置されている。ポンプ１７は、環状の流れ経路の中に熱輸送媒体の一方向の流れを生じさせる。ポンプ１７は、回転軸２ａによって駆動される。ポンプ１７は、回転軸２ａによって駆動される容積型ポンプである。
【００３０】
熱輸送装置１６は、流路切換機構１８を備える。流路切換機構１８は、ひとつの作業室１１およびひとつのＭＣＥ素子１２に関する熱輸送媒体の流れ方向を反転させるように、作業室１１に対して熱輸送媒体の流路を切換える。言い換えると、流路切換機構１８は、一方向型のポンプ１７によって生成される熱輸送媒体の一方向の流れの中における作業室１１の配置を流れ方向に関して反転させる。流路切換機構１８は、ポンプ１７を含む環状の流路の中における往路と復路とにひとつの作業室１１を交互に位置付ける。流路切換機構１８は、ひとつの作業室１１およびひとつのＭＣＥ素子１２と、ポンプ１７を含む環状の流路との接続関係を少なくとも２つの状態に切換える。第１の状態は、作業室１１の一端がポンプ１７の吸入口に連通し、作業室１１の他端がポンプ１７の吐出口に連通した状態である。第２の状態は、作業室１１の一端がポンプ１７の吐出口に連通し、作業室１１の他端がポンプ１７の吸入口に連通した状態である。
【００３１】
具体的には、流路切換機構１８は、ひとつの作業室１１およびＭＣＥ素子１２を第１位置と第２位置とに交互に位置付ける。流路切換機構１８は、第１位置にあるＭＣＥ素子１２に沿って第１方向に熱輸送媒体を流すように、そのＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１を流れ経路に連通させる。流路切換機構１８は、第２位置にあるＭＣＥ素子１２に沿って第１方向とは反対の第２方向に熱輸送媒体を流すように、そのＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１を流れ経路に連通させる。流路切換機構１８は、ＭＣＥ素子１２に対して熱輸送媒体を往復的に流すように、ポンプ１７を含む熱輸送媒体の流れ経路と、ＭＣＥ素子１２、すなわち作業室１１との接続状態を切換える。
【００３２】
流路切換機構１８は、ひとつのＭＣＥ素子１２が第１位置にあるときに、そのＭＣＥ素子１２に沿って第１方向に熱輸送媒体が流れるように、そのＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１と流路とを接続する。流路切換機構１８は、ひとつのＭＣＥ素子１２が第１位置にあるときに、そのＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１の一端とポンプ１７の吸入口とを連通し、他端とポンプ１７の吐出口とを連通する。
【００３３】
流路切換機構１８は、ひとつのＭＣＥ素子１２が第２位置にあるときに、そのＭＣＥ素子１２に沿って第１方向とは反対の第２方向に熱輸送媒体が流れるように、そのＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１と流路とを接続する。流路切換機構１８は、ひとつのＭＣＥ素子１２が第２位置にあるときに、そのＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１の一端とポンプ１７の吐出口とを連通し、他端とポンプ１７の吸入口とを連通する。
【００３４】
ＭＨＰ装置２は、熱交換器３から熱輸送媒体を受け入れる高温側入口１６ａを有する。高温側入口１６ａはポンプ１７の吸入口に連通可能である。ＭＨＰ装置２は、熱交換器３へ向けて熱輸送媒体を供給する高温側出口１６ｂを有する。高温側出口１６ｂは、第１位置にある作業室１１の一端に連通可能である。ＭＨＰ装置２は、熱交換器４から熱輸送媒体を受け入れる低温側入口１６ｃを有する。低温側入口１６ｃは、第１位置にある作業室１１の他端に連通可能である。ＭＨＰ装置２は、熱交換器４へ向けて熱輸送媒体を供給する低温側出口１６ｄを有する。低温側出口１６ｄは、第２位置にある作業室１１の他端に連通可能である。第２位置にある作業室１１の一端はポンプ１７の吐出口と連通可能である。
【００３５】
ロータ７は、ＭＣＥ素子１２を保持するための素子ベッドとも呼ばれる。この実施形態では、ＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１を形成する素子ベッドが回転軸２ａと作動的に連結されている。流路切換機構１８と磁場変調装置１４との両方に関連するＭＣＥ素子１２を含む素子ベッドが回転軸２ａによって移動する。よって効率的な駆動が可能である。
【００３６】
ポンプ１７、流路切換機構１８、および磁場変調装置１４は、共通のハウジング６の中に収容されている。この構成によると、ポンプ１７を流路切換機構１８の近傍に設置することができる。このため、長い配管を要することなくポンプ１７と流路切換機構１８とが接続される。この結果、ポンプ１７を含む流れ経路の分岐があっても、熱輸送媒体の流れの差を抑制することができる。この構成では、ホースなどの配管を用いることなくハウジング６内の流路を利用できる。よって、分岐した流れ経路の間において、配管に起因する熱輸送媒体の流れの差が抑制される。
【００３７】
車両用空調装置１は、車両に搭載され、車両の乗員室の温度を調節する。２つの熱交換器３、４は、車両用空調装置１の一部を提供する。熱交換器３は、熱交換器４より高温になる高温側熱交換器３である。熱交換器４は、熱交換器３より低温になる低温側熱交換器４である。車両用空調装置１は、高温側熱交換器３、および／または低温側熱交換器４を室内空調のために利用するための空調ダクトおよび送風機などの空気系機器を備える。
【００３８】
車両用空調装置１は、冷房装置または暖房装置として利用される。車両用空調装置１は、室内に供給される空気を冷却する冷却器と、冷却器によって冷却された空気を加熱する加熱器とを備えることができる。ＭＨＰ装置２は、車両用空調装置１における冷熱供給源、または温熱供給源として利用される。すなわち、高温側熱交換器３は上記加熱器として用いることができる。また、低温側熱交換器４は上記冷却器として用いることができる。
【００３９】
ＭＨＰ装置２が温熱供給源として利用される場合、高温側熱交換器３を通過した空気は車両の室内に供給され、暖房のために利用される。このとき、低温側熱交換器４を通過した空気は車両の室外に排出される。熱交換器３は、室内熱交換器とも呼ばれる。熱交換器４は、室外熱交換器とも呼ばれる。
【００４０】
ＭＨＰ装置２が冷熱供給源として利用される場合、低温側熱交換器４を通過した空気は車両の室内に供給され、冷房のために利用される。このとき、高温側熱交換器３を通過した空気は車両の室外に排出される。熱交換器４は、室内熱交換器とも呼ばれる。熱交換器３は、室外熱交換器とも呼ばれる。
【００４１】
ＭＨＰ装置２は、除湿装置として利用されることもある。この場合、低温側熱交換器４を通過した空気は、その後に、高温側熱交換器３を通過し、室内に供給される。ＭＨＰ装置２は、冬期においても、夏期においても、温熱供給源として利用される。
【００４２】
図２は、ＭＨＰ装置２の斜視図である。ＭＨＰ装置２の図中左側はフロント側と呼ばれ、図中右側はリア側と呼ばれる。ＭＨＰ装置２は、円柱状の外形をもつ。ハウジング６を提供するケース２１は、円筒状の胴部２２を有する。胴部２２のフロント側の端部には、ポンプボディ２３、ポンプカバー２４、およびフロントエンドカバー２５が設けられている。これらの部材２３、２４、２５は、ケース２１のフロントエンドを提供する。胴部２２のリア側の端部には、リアボディ２６、およびリアエンドカバー２７が設けられている。これらの部材２６、２７は、ケース２１のリアエンドを提供する。ＭＨＰ装置２のフロント側には、回転軸２ａが露出している。この回転軸２ａには、動力源５としての電動機が連結されている。
【００４３】
図３は、ＭＨＰ装置２の左側面図である。フロントエンドカバー２５の中央部に回転軸２ａが露出している。図４は、ＭＨＰ装置２の右側面図である。リアエンドカバー２７の中央部に低温側入口１６ｃが開口している。
【００４４】
図５は、ＭＨＰ装置２の断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線における縦断面図である。図６は、ＭＨＰ装置２の断面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における横断面図である。胴部２２の径方向内側には、ロータ７が配置されている。ロータ７は円筒状の部材である。ロータ７は、ケース２１内において回転可能に支持されている。ロータ７の径方向内側には、ステータ８が配置されている。ステータ８は、ケース２１内に固定されている。ステータ８は、ポンプボディ２３とリアボディ２６との間に配置され、それらに固定されている。
【００４５】
ロータ７は、その円筒状の壁内に複数の作業室１１を有する。ロータ７は、４つの作業室１１を有する。すべての作業室１１は、ロータ７の軸方向の両方の端面において開口している。作業室１１は両端が開口した通路によって提供されている。
【００４６】
ロータ７は、内外二重の円筒の間に、それらの両端に開口する作業室１１を区画形成する筒状の部材である。ロータ７は、ＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１を形成するとともに、回転軸２ａによって回転させられることによってＭＣＥ素子１２を第１位置と第２位置とに移動させる。
【００４７】
作業室１１の中には、ＭＣＥ素子１２が収容され、固定されている。ひとつの作業室１１の中には、複数のＭＣＥ素子１２が配置されている。ひとつのＭＣＥ素子１２は、作業室１１の一端と他端との間にわたって延在している。ひとつのＭＣＥ素子１２は、複数の素子片を有する。複数の素子片は、ロータ７の軸方向、すなわち作業室１１内における熱輸送媒体の流れ方向に沿って配列されている。複数の素子片のそれぞれは、高い磁気熱量効果を発揮する高効率温度帯が異なる。高効率温度帯は、素子片の材料によって調節することができる。ＭＨＰ装置２は、低温端と高温端との間に温度分布を発生させる。複数の素子片のひとつは、それが配置された位置に想定される温度帯において高い磁気熱量効果を発揮するように、その材料が選定されている。この構成は、低温端と高温端との間の全体において高い磁気熱量効果を得ることを可能とする。
【００４８】
ステータ８は、磁場変調装置１４のためのインナヨーク３１を提供する。胴部２２は、アウタヨーク３２を提供する。胴部２２の径方向内側には、磁力源１３としての第１の磁石である永久磁石３３、３５が配置されている。ステータ８の径方向外側には、磁力源１３としての第２の磁石である永久磁石３４、３６が配置されている。永久磁石３３と永久磁石３４とは、径方向の内側と外側とに配置されることによって、それらの間に位置付けられたＭＣＥ素子１２に強い磁場を供給する。永久磁石３５と永久磁石３６とは、径方向の内側と外側とに配置されることによって、それらの間に位置付けられたＭＣＥ素子１２に強い磁場を供給する。永久磁石３３、３４、３５、３６には、フェライト磁石や、ネオジム磁石等の希土類磁石を用いることができる。
【００４９】
ポンプボディ２３とポンプカバー２４との間には、ポンプ１７が配置されている。このポンプ１７は、ギヤポンプである。ポンプ１７は、熱輸送装置１６の一部品でもある。回転軸２ａは、ポンプ１７と作動的に連結されている。回転軸２ａとポンプ１７とは、キーによって直接的に連結されている。
【００５０】
回転軸２ａとロータ７との間には、変速機構９が配置されている。変速機構９は、遊星歯車機構によって提供されている。変速機構９は、ポンプボディ２３とステータ８との間に配置されている。ポンプボディ２３には、高温側入口１６ａと、高温側出口１６ｂとが設けられている。変速機構９は、ポンプ１７の回転数が、流路切換機構１８および磁場変調装置１４の回転数より高くなるように回転軸２ａから伝達される回転数を調節する。この構成によると、ポンプ１７の回転数が、流路切換機構１８および磁場変調装置１４の回転数より高くなる。これにより、高回転型のポンプ１７を利用することができる。ポンプ１７が高い回転数で回転することにより、ポンプ１７の流量の増加、および／または小型のポンプ１７の利用が可能となる。
【００５１】
ロータ７とリアボディ２６との間には、ロータ７とケース２１との間に形成される隙間を適切に維持するための可動シール機構が設けられている。この可動シール機構は、ロータ７の両端における熱輸送媒体の漏洩を抑制するシール機構とも呼ぶことができる。可動シール機構は、ロータ７の両端における摩擦の抑制と、熱輸送媒体の漏洩の抑制とのトレードオフを適切に調節する。可動シール機構は、ロータ７を軸方向に沿って一方向へ押し付ける付勢機構でもある。可動シール機構は、流路切換機構１８の一部でもある。
【００５２】
可動シール機構は、ロータ７の他端側の端面に対向するように配置されたピストン４１を有する。ピストン４１は、ロータ７に対応した環状である。ピストン４１は、軸方向に沿って移動可能にリアボディ２６に支持されている。ピストン４１は、回転軸２ａの周りにおいて回転不能にリアボディ２６に支持されている。ピストン４１は、リアボディ２６に設けられた環状の溝２６ａ内に収容されている。ピストン４１は、リアボディ２６からロータ７に向けて軸方向に突出可能に支持されている。ピストン４１とリアボディ２６との間には、複数のシール部材４２が設けられている。よって、ピストン４１とリアボディ２６との間には、ピストン４１をロータ７に向けて押し付ける付勢力を発生するための背圧室が区画形成されている。
【００５３】
ピストン４１は、ロータ７に対向する面において開口する４つの連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを有する。４つの連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、周方向に関して互いに仕切られている。４つの連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それらと対向する作業室１１と連通する。ピストン４１の一端面において連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが区画形成する開口は、流路切換機構１８を提供する。
【００５４】
連通室４１ａ、４１ｂは、ＭＨＰ装置２における第１位置に対応して設けられている。連通室４１ａ、４１ｂは、ピストン４１の頂面に開設された連通開口４１ｅ、４１ｆと、リアボディ２６とリアエンドカバー２７との間に形成された通路２６ｂとを経由して、低温側入口１６ｃに連通している。よって、連通室４１ａ、４１ｂは、低温側入口１６ｃから導入される熱輸送媒体を第１位置にある作業室１１に供給する。
【００５５】
連通室４１ｃ、４１ｄは、ＭＨＰ装置２における第２位置に対応して設けられている。連通室４１ｃ、４１ｄは、ピストン４１の側面に開設された連通開口４１ｇ、４１ｈと、ピストン４１とリアボディ２６との間に形成された通路とを経由して、低温側出口１６ｄに連通している。ピストン４１の外周面には、環状の溝４１ｋが設けられている。この溝４１ｋによって形成される環状の通路は、２つの連通室４１ｃ、４１ｄを連通することによって、熱輸送媒体を集め、低温側出口１６ｄに案内する。よって、連通室４１ｃ、４１ｄは、第２位置にある作業室１１から熱輸送媒体を受け入れ、低温側出口１６ｄへ供給する。
【００５６】
ケース２１の中には、空間が形成される。この構成では、ロータ７の一端面とポンプボディ２３との間の隙間、ロータ７の他端面とピストン４１との間の隙間、および他の隙間を通して、ケース２１内の空間には熱輸送媒体が漏れ出してくる。この実施形態では、ケース２１内の空間は、ポンプ１７の吸入側に連通されている。よって、漏れ出した熱輸送媒体がポンプ１７に回収される。同時に、ケース２１内の空間が低圧に維持されるから、ピストン４１は熱輸送媒体の圧力差によってロータ７に向けて押し付けられる。これにより、ロータ７の一端面とポンプボディ２３との間の隙間、およびロータ７の他端面とピストン４１との間の隙間が望ましい小さい隙間に維持される。この結果、ロータ７の両端における摩擦の抑制と、熱輸送媒体の漏洩の抑制とが図られる。
【００５７】
図５および図６に図示される構成では、ピストン４１とリアボディ２６との間にはポンプ１７の吐出口側の圧力が作用する。特に、ピストン４１を軸方向に沿ってロータ７に向けて推進させる端面には、低温側入口１６ｃから導入される熱輸送媒体の圧力が作用する。熱輸送媒体の圧力は、ピストン４１の端面に対して全周にわたって作用する。この結果、ピストン４１は、熱輸送媒体の圧力差によってロータ７に向けて押される。これにより、ロータ７とピストン４１とが適切な力で相互に押し付けられる。また、ロータ７とポンプボディ２３とが適切な力で相互に押し付けられる。これにより、ロータ７の両端における摩擦の過剰な増加を抑制しながら、ロータ７の両端における熱輸送媒体の漏れが抑制される。
【００５８】
図７は、ポンプカバー２４の断面を示す。図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。図８は、ポンプボディ２３の断面を示す。図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。ポンプボディ２３とポンプカバー２４とは、ギヤポンプのためのハウジングを提供する。この実施形態では、ポンプ１７は、トロコイド型のギヤポンプによって提供される。図中には、複数のＭＣＥ素子１２のうちの、ひとつのＭＣＥ素子１２だけが代表的に図示されている。
【００５９】
ポンプカバー２４には、高温側入口１６ａに連通する連通溝２４ａが形成されている。連通溝２４ａは、高温側入口１６ａとギヤポンプの吸入ポート５１とを連通している。吸入ポート５１は、ポンプカバー２４を軸方向に貫通して形成されている。吸入ポート５１は、ポンプ１７の吸入口でもある。ポンプカバー２４には、第１位置に対応して形成された連通通路２４ｂ、２４ｃが形成されている。連通通路２４ｂ、２４ｃは、ポンプカバー２４を軸方向に貫通して形成されている。さらに、ポンプカバー２４には、連通通路２４ｂ、２４ｃと、高温側出口１６ｂとを連通する連通溝２４ｄ、２４ｅが形成されている。ポンプカバー２４に形成された連通溝２４ａ、２４ｄ、２４ｅおよび連通通路２４ｂ、２４ｃは、フロントエンドカバー２５によって覆われている。
【００６０】
ポンプボディ２３は、ロータ７に対向する面において開口する４つの連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを有する。４つの連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、周方向に関して互いに仕切られている。４つの連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、それらと対向する作業室１１と連通する。ポンプボディ２３の他端面において連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが区画形成する開口は、流路切換機構１８を提供する。連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、周方向に沿って配列されている。連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄのそれぞれがもつ周方向の長さは、その上を通過する作業室に熱輸送媒体を流す期間を規定する。図示されるように、４つの連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄのそれぞれは、互いに等しい角度範囲にわたって延びている。
【００６１】
４つの連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、４つの連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄと軸方向に関して対向している。４つの連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄそれぞれの開口範囲は、４つの連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄそれぞれの開口範囲と同じである。これら連通室２３ａ−２３ｄ、４１ａ−４１ｄによって流路切換機構１８が提供される。
【００６２】
連通室２３ａ、２３ｂは、ＭＨＰ装置２における第１位置に対応して設けられている。連通室２３ａ、２３ｂは、ポンプカバー２４に形成された連通通路２４ｂ、２４ｃに連通している。よって、これら連通室２３ａ、２３ｂは、高温側出口１６ｂに連通している。よって、連通室２３ａ、２３ｂは、第１位置にある作業室１１から熱輸送媒体を受け入れ、高温側出口１６ｂへ供給する。これらの連通室２３ａ−２３ｄおよび４１ａ−４１ｄを提供するピストン４１とポンプボディ２３とは、熱輸送媒体を分配する分配部材を提供している。
【００６３】
連通室２３ａと連通室２３ｂは対称に形成されている。さらに、連通通路２４ｂと連通通路２４ｃは対称に形成されている。よって、連通室２３ａから高温側出口１６ｂへ向かう通路と、連通室２３ｂから高温側出口１６ｂへ向かう通路とは、熱輸送媒体の流れに関して対称に形成されている。この結果、連通室２３ａ、２３ｂによって規定される２つの作業室１１における熱輸送媒体の流れの差が抑制される。ＭＨＰ装置２が単一の高温側出口１６ｂをもつことにより、高温系統の流路がＭＨＰ装置２内の作業室１１における熱輸送媒体の流れに与える影響が抑制される。
【００６４】
連通室２３ｃ、２３ｄは、ＭＨＰ装置２における第２位置に対応して設けられている。連通室２３ｃ、２３ｄは、ポンプボディ２３に形成された連通溝２３ｅ、２３ｆを経由して、ポンプ１７の吐出ポート５２に連通している。熱輸送媒体は、ポンプ１７から吐出ポート５２へ吐出される。さらに、熱輸送媒体は、吐出ポート５２から２つの連通溝２３ｅ、２３ｆに向けて分岐し、連通室２３ｃ、２３ｄに供給される。よって、連通室２３ｃ、２３ｄは、ポンプ１７から吐出された熱輸送媒体を第２位置にある作業室１１に供給する。連通室２３ｃ、２３ｄは、ポンプ１７から吐出された高圧の熱輸送媒体を溜めるギャラリを提供する。
【００６５】
連通室２３ｃと連通室２３ｄは対称に形成されている。さらに、連通溝２３ｅと連通溝２３ｆは対称に形成されている。よって、吐出ポート５２から連通室２３ｃへ向かう通路と、吐出ポート５２から連通室２３ｄへ向かう通路とは、熱輸送媒体の流れに関して対称である。この結果、連通室２３ｃ、２３ｄによって規定される２つの作業室１１における熱輸送媒体の流れの差が抑制される。ＭＨＰ装置２が単一の高温側入口１６ａをもつことにより、高温系統の流路がＭＨＰ装置２内の作業室１１における熱輸送媒体の流れに与える影響が抑制される。
【００６６】
ポンプボディ２３内には、アウタロータ５３とインナロータ５４とが配置されている。アウタロータ５３は回転軸２ａの回転中心に対してやや偏心して回転するように配置されている。この結果、アウタロータ５３とインナロータ５４との間には、複数の容積室５５が形成される。アウタロータ５３とインナロータ５４とは、回転軸２ａによって時計回りに回される。この結果、ポンプ１７は吸入ポート５１から熱輸送媒体を吸入し、吐出ポート５２から熱輸送媒体を吐出する。
【００６７】
図９は、変速機構９の断面を示す。図９は、図５のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。変速機構９は、回転軸２ａの回転を減速し、ロータ７に伝達する減速機構である。変速機構９は、ロータ７をＡＭＲサイクルを提供するために適した回転数で駆動しながら、ポンプ１７を高速回転させることを可能とする。この構成は、ポンプ１７によって必要な流量を得るために貢献する。変速機構９は、回転軸２ａに設けられたサンギヤ６１と、ポンプボディ２３とインナヨーク３１との間に支持されたプラネタリギヤ６２と、ロータ７に設けられたリングギヤ６３とを有する。
【００６８】
図中には、ロータ７の軸を直交する断面が図示されている。ロータ７は、作業室１１を形成するためのロータハウジング７１を有する。ロータハウジング７１は、円筒状の部材である。ロータハウジング７１は、その円筒状の壁の中に、周方向に沿って複数の作業室７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄを形成している。図示の例では、４つの作業室７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄが形成されている。ロータハウジング７１は、第１位置に対応する２つの作業室７１ａ、７１ｂと、第２位置に対応する２つの作業室７１ｃ、７１ｄを有する。これら作業室７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄは、第１位置および第２位置に対応している必要はない。これら作業室７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの中には、複数のＭＣＥ素子１２が配置されている。作業室７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの中には、それぞれ、複数のＭＣＥ素子１２が相互に離間して周方向に並設されている。図中には、１つのＭＣＥ素子１２が代表的に図示されている。図中には、作業室７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの向こう側にあるピストン４１の連通室と、ピストン４１の連通開口４１ｅ、４１ｆとが図示されている。
【００６９】
図１０は、磁場変調装置１４の断面を示す。図１０は、図５のＸ−Ｘ線における断面図である。永久磁石３３、３４、３５、３６は、第１位置に対応する約９０度の角度範囲に設けられている。永久磁石３３、３４、３５、３６は、径方向に関して作業室７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの内側と外側との両方に位置するように配置されている。ＭＨＰ装置２は、その直径上に位置付けられた複数の第１位置と、第１位置と交互に配置された複数の第２位置とを有する。２つの第１位置は図中の上下に位置し、２つの第２位置は図中の左右に位置している。インナヨーク３１およびアウタヨーク３２は、第１位置に強い磁場を供給するように形成されている。
【００７０】
磁場変調装置１４は、容器であるロータ７と、ロータ７に対して相対的に移動する相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとを備えている。相対的移動体１４Ａは、ロータ７よりも径方向の内方に位置している。相対的移動体１４Ａは、インナヨーク３１、永久磁石３４、３６、および板部材３７を備えている。相対的移動体１４Ｂは、ロータ７よりも径方向の外方に位置している。相対的移動体１４Ｂは、アウタヨーク３２、永久磁石３３、３５、および板部材３８を備えている。インナヨーク３１、アウタヨーク３２、および永久磁石３３、３４、３５、３６は、永久磁石３３、３４、３５、３６が発生する磁束を通過させる磁気回路部１５を構成する。
【００７１】
インナヨーク３１は、磁性材からなる。インナヨーク３１は、軸線方向に延びる円柱体に、軸線方向に延びる溝状の２つの凹部３１ｃを形成した形状をなしている。２つの凹部３１ｃは、２つの第２位置に対応する位置に設けられている。インナヨーク３１は、２つの凹部３１ｃの間に位置する中央部３１ａと、中央部３１ａの両側に設けられた断面形状が扇形の一対の扇形部３１ｂとを一体とした形状をなしている。２つの扇形部３１ｂは、２つの第１位置に対応する位置に設けられている。一対の扇形部３１ｂの外周面に、断面円弧状の永久磁石３４、３６が設けられている。永久磁石３４、３６は、２つの第１位置に対応する位置に設けられている。
【００７２】
板部材３７は、湾曲した円弧板状をなしている。板部材３７は、図中の周方向において、一対の永久磁石３４、３６の間に設けられている。板部材３７は、非磁性材からなる非磁性部材である。板部材３７は、例えば樹脂材等からなり、磁気回路部１５の一部をなすインナヨーク３１および永久磁石３４、３６よりも高い断熱性を有する非磁性材で形成されている。板部材３７は、相対的移動体１４Ａに、例えば接着、係止、螺子止め等により接続されている。板部材３７は、凹部３１ｃを埋めるように設けられている。板部材３７は、板厚が１〜３ｍｍ程度であり、凹部３１ｃのうち径方向外方側に位置する一部を、軸方向の全域に亘って埋めるように設けられている。すなわち、板部材３７とインナヨーク３１との間には、凹部３１ｃの残部により空間が形成されている。板部材３７は、凹部３１ｃの全部を埋めるものであってもよい。板部材３７に替えて、凹部３１ｃの全てに充填される充填部材で凹部３１ｃを埋め込むものでもよい。凹部３１ｃの一部を埋める板部材３７は、相対的移動体１４Ａの軽量化に寄与する。
【００７３】
一対の板部材３７は、径方向の外側の外表面３７ａが、永久磁石３４、３６の径方向の外側の外表面に対して、周方向において面一状になっている。外表面３７ａの曲率半径は、永久磁石３４、３６の径方向外側の外表面の曲率半径と同一となっている。外表面３７ａは、相対的移動体１４Ａの外表面１４Ａ１の周方向の一部を形成している。外表面１４Ａ１は、円筒面状をなしている。外表面１４Ａ１は、周方向において滑らかに連なる連続面をなしている。
【００７４】
ロータ７は、径方向内側の外表面７ａが円筒面状をなしている。移動体外表面に相当する外表面１４Ａ１と、容器外表面に相当する外表面７ａとは、周方向の全域に亘って、隙間部８１を介して互いに対向している。外表面１４Ａ１および外表面７ａは、いずれも円筒面状をなし、軸線を同一としている。したがって、外表面１４Ａ１と外表面７ａとの間の隙間部８１は、周方向の全域に亘って隙間寸法が均一となっている。隙間部８１の隙間寸法は、周方向においてほぼ均一であればよい。隙間部８１の隙間寸法は、例えば、２．０ｍｍ以下と比較的小さい。隙間部８１の隙間寸法は、例えば０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００７５】
アウタヨーク３２は、磁性材からなる。アウタヨーク３２は、軸線方向に延びる円筒状をなしている。アウタヨーク３２の内周面に、断面円弧状の永久磁石３３、３５が設けられている。永久磁石３３、３５は、２つの第１位置に対応する位置に設けられている。
【００７６】
板部材３８は、湾曲した円弧板状をなしている。板部材３８は、図中の周方向において、一対の永久磁石３３、３５の間に設けられている。板部材３８は、非磁性材からなる非磁性部材である。板部材３８は、例えば樹脂材等からなり、磁気回路部１５の一部をなすアウタヨーク３２および永久磁石３３、３５よりも高い断熱性を有する非磁性材で形成されている。板部材３８は、相対的移動体１４Ｂに、例えば接着、係止、螺子止め等により接続されている。板部材３８は、相対的移動体１４Ｂの周方向における永久磁石３３、３５の間の凹部空間を埋めるように設けられている。板部材３８は、板厚が１〜３ｍｍ程度であり、当該凹部空間の全部を埋めるように設けられている。板部材３８は、上記した凹部空間のうち内方側に位置する一部を埋めるものであってもよい。すなわち、板部材３８とアウタヨーク３２との間に空間が形成されるものであってもよい。凹部空間の一部を埋める板部材３８は、相対的移動体１４Ｂの軽量化に寄与する。
【００７７】
一対の板部材３８は、径方向の内側の外表面３８ａが、永久磁石３３、３５の径方向の内側の外表面に対して、周方向において面一状になっている。外表面３８ａの曲率半径は、永久磁石３３、３５の径方向内側の外表面の曲率半径と同一となっている。外表面３８ａは、相対的移動体１４Ｂの内周側の外表面１４Ｂ１の周方向の一部を形成している。外表面１４Ｂ１は、円筒面状をなしている。外表面１４Ｂ１は、周方向において滑らかに連なる連続面をなしている。
【００７８】
ロータ７は、径方向外側の外表面７ｂが円筒面状をなしている。移動体外表面に相当する外表面１４Ｂ１と、容器外表面に相当する外表面７ｂとは、周方向の全域に亘って、隙間部８２を介して互いに対向している。外表面１４Ｂ１および外表面７ｂは、いずれも円筒面状をなし、軸線を同一としている。したがって、外表面１４Ｂ１と外表面７ｂとの間の隙間部８２は、周方向の全域に亘って隙間寸法が均一となっている。隙間部８２の隙間寸法は、周方向においてほぼ均一であればよい。隙間部８２の隙間寸法は、例えば、２．０ｍｍ以下と比較的小さい。隙間部８２の隙間寸法は、例えば０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００７９】
図１１は、可動シール機構の断面を示す。図１１は、図５のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。ピストン４１に設けられた連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、第１位置および第２位置に対応する角度範囲にわたって広がっている。図示の例では、連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのそれぞれの角度範囲は、永久磁石３３、３４、３５、３６の角度範囲より小さい。
【００８０】
連通室４１ａと連通室４１ｂとは対称に形成されている。さらに、連通通路２６ｂは図５に図示されるように上下方向に関して対称に形成されている。よって、低温側入口１６ｃから連通室４１ａへ向かう通路と、低温側入口１６ｃから連通室４１ｂへ向かう通路とは、熱輸送媒体の流れに関して対称に形成されている。この結果、連通室４１ａ、４１ｂによって規定される２つの作業室１１における熱輸送媒体の流れの差が抑制される。ＭＨＰ装置２が単一の低温側入口１６ｃをもつことにより、低温系統の流路がＭＨＰ装置２内の作業室１１における熱輸送媒体の流れに与える影響が抑制される。
【００８１】
連通室４１ｃと連通室４１ｄとは対称に形成されている。さらに、連通室４１ｃと連通室４１ｄとは、対称の位置に設けられた連通開口４１ｇ、４１ｈを経由して、ピストン４１を取り囲む環状の通路に対称の位置において連通している。また、低温側出口１６ｄは、２つの連通開口４１ｇ、４１ｈの間に位置付けられている。よって、連通室４１ｃから低温側出口１６ｄへ向かう通路と、連通室４１ｄから低温側出口１６ｄへ向かう通路とは、熱輸送媒体の流れに関してほぼ対称に形成されている。この結果、連通室４１ｃ、４１ｄによって規定される２つの作業室１１における熱輸送媒体の流れの差が抑制される。ＭＨＰ装置２が単一の低温側出口１６ｄをもつことにより、低温系統の流路がＭＨＰ装置２内の作業室１１における熱輸送媒体の流れに与える影響が抑制される。
【００８２】
この構成において、流路切換機構１８は、第１位置において作業室１１に熱輸送媒体が第１方向に流れるように流れ経路と作業室１１とを接続する。流路切換機構１８は、第２位置において作業室１１に熱輸送媒体が第１方向とは逆の第２方向に流れるように流れ経路と作業室１１とを接続する。流路切換機構１８は、分配部材としてのポンプボディ２３とピストン４１とを有する。分配部材は、ロータ７の両端に対向して配置されている。分配部材は、第１位置において作業室１１と連通するように配置された第１群の連通室２３ａ、２３ｂ、４１ａ、４１ｂを有する。分配部材は、第２位置において作業室１１と連通するように配置された第２群の連通室２３ｃ、２３ｄ、４１ｃ、４１ｄを有する。
【００８３】
磁場変調装置１４は、第１位置と第２位置とにおいてＭＣＥ素子１２に異なる強さの磁場を与える。磁場変調装置１４は、第１位置に対応して配置された永久磁石からなる磁力源１３を備える。磁場変調装置１４は、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとを、ロータ７の外表面７ａ、７ｂに沿った方向に相対的に移動させ、ＭＣＥ素子１２に印加する磁場の大きさを変更する磁場変更手段である。
【００８４】
この構成によると、ＭＣＥ素子１２を収容する作業室１１を形成するロータ７が回転軸２ａによって回転させられる。これにより、ＭＣＥ素子１２は第１位置と第２位置とに移動される。言い換えると、ロータ７はＭＣＥ素子１２を収容する素子ベッドである。この構成では、素子ベッドを回転させることによって、作業室１１における熱輸送媒体の流れ方向が第１方向と第２方向とに切換えられる。連通室を有する分配部材によって作業室１１における流れ方向が切換えられる。素子ベッドを回転させることによって、ＭＣＥ素子１２に与えられる磁場の強さが変化させられる。
【００８５】
図１に戻り、ＭＨＰ装置２の作動を説明する。ＭＨＰ装置２を作動させるために動力源５によって回転軸２ａが回される。回転軸２ａはポンプ１７を作動させる。同時に、回転軸２ａは変速機構９を介してロータ７を回転させる。永久磁石からなる磁力源１３を含む磁場変調装置１４は、第１位置にあるＭＣＥ素子１２に強い磁場を与える。磁場変調装置１４は、第２位置にあるＭＣＥ素子１２に弱い磁場またはゼロ磁場を与える。
【００８６】
ポンプ１７は熱輸送媒体を吸入するとともに吐出する。このとき、ポンプ１７は回転軸２ａに直結されており、回転軸２ａと同じ回転数で回される。ポンプ１７は、ロータ７より高い回転数で回される。これにより効率的なポンプ１７の運転が可能となる。ポンプ１７を含む流路に熱輸送媒体が循環的に流される。熱輸送媒体は、ポンプ１７から、第２位置にあるひとつの作業室１１、熱交換器４、第１位置にあるひとつの作業室１１、熱交換器３を順に経由し、ポンプ１７へ戻る。
【００８７】
ロータ７は、作業室１１内に収容されたＭＣＥ素子１２を第１位置と第２位置とに交互に運び込み、位置付ける。ロータ７の回転数は、ポンプ１７の回転数より低い。ロータ７の回転数は、ＭＣＥ素子１２をＡＭＲサイクルとして機能させるための回転数に設定されている。すなわち、磁場の変化と熱輸送媒体による熱の輸送によって大きい温度差が得られるようにロータ７の回転数は設定されている。例えば、ロータ７の回転数は、ＭＣＥ素子１２の特性と、磁場の強さと、熱輸送媒体による熱輸送性能を考慮して設定される。
【００８８】
ロータ７は、ひとつの観点では磁場変調装置１４を提供する。ロータ７は、ＭＣＥ素子１２を第１位置と第２位置とに交互に運び込むことによって、ＭＣＥ素子１２に加えられる磁場の強さを変化させる。ロータ７は、別の観点では、流路切換機構１８を提供する。ロータ７は、ＭＣＥ素子１２を第１位置と第２位置とに交互に運び込むことによって、ＭＣＥ素子１２に沿って流れる熱輸送媒体の流れ方向を第１方向と第２方向とに切換える。
【００８９】
ひとつのＭＣＥ素子１２が第１位置に運び込まれると、ＭＣＥ素子１２に与えられる磁場は強くなり、ＭＣＥ素子１２は発熱する。このとき、熱輸送媒体はＭＣＥ素子１２に沿って第１方向へ流れる。第１方向は低温端から高温端へ向かう方向である。このため、高温端の温度が上昇する。
【００９０】
ひとつのＭＣＥ素子１２が第２位置に運び込まれると、ＭＣＥ素子１２に与えられる磁場は弱くなり、ＭＣＥ素子１２は吸熱する。このとき、熱輸送媒体はＭＣＥ素子１２に沿って第２方向へ流れる。第２方向は高温端から低温端へ向かう方向である。このため、低温端の温度が低下する。
【００９１】
本実施形態のＭＨＰ装置２によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
【００９２】
ＭＨＰ装置２は、内部に作業室１１が形成されたロータ７と、磁気回路部１５を有する相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとを、ロータ７の外表面７ａ、７ｂに沿った方向に相対的に移動させて、作業室１１内のＭＣＥ素子１２へ印加する磁場の大きさを変更する。ロータ７の容器外表面７ａ、７ｂと、相対的移動体１４Ａ、１４Ｂの移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１とは、隙間部８１、８２を介して互いに対向している。そして、容器外表面７ａ、７ｂ、および、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１は、いずれも、相対的に移動する方向に滑らかに連なる面状に形成されている。容器外表面７ａ、７ｂ、および、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１は、いずれも、相対的な回転移動方向である周方向において段差部を有していない。容器外表面７ａ、７ｂ、および、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１は、いずれも、相対的な回転移動方向である周方向において角部を有していない。
【００９３】
これによると、容器であるロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとが相対的に移動する方向において、容器外表面７ａ、７ｂおよび移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１を、いずれも、角部等のない滑らかな連続面とすることができる。したがって、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとが相対的に移動した際に、隙間部８１、８２に存在する流体の流れが乱れ難く、流体が撹拌され難い。これにより、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂの磁気回路部１５との間の流体を介した熱伝達を抑制して、熱損失を低減することができる。
【００９４】
また、容器外表面７ａ、７ｂ、及び、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１は、相対的に移動する方向において隙間部８１、８２の隙間寸法がほぼ均一となるように形成されている。これによると、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとが相対的に移動した際に、隙間部８１、８２に存在する流体の流れが極めて乱れ難く、流体が極めて撹拌され難い。これにより、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂの磁気回路部１５との間の流体を介した熱伝達を確実に抑制して、熱損失を確実に低減することができる。
【００９５】
また、相対的移動体１４Ａ、１４Ｂは、磁気回路部１５よりも高断熱性を呈する非磁性部材である板部材３７、３８を、磁気回路部１５を除く部分に有している。そして、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくとも一部は、板部材３７、３８の外表面３７ａ、３８ａである。これによると、好適な磁気回路を構成する磁気回路部１５と非磁性部材である板部材３７、３８とを組み合わせて、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１を、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとが相対的に移動する方向において滑らかな連続面にすることができる。また、板部材３７、３８は磁気回路部１５よりも高い断熱性を有している。したがって、ＭＣＥ素子１２に印加する磁場を好適なものとしつつ、ロータ７と磁気回路部１５との間の流体を介した熱伝達を一層確実に抑制することができる。
【００９６】
また、ＭＨＰ装置２は、隙間部８１、８２に存在する流体が、作業室１１の両端部の間で熱媒体が往復動する方向に流れることを抑制する流れ抑制手段を備えるものとすることができる。これによると、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとの間に存在する流体が、作業室１１の熱媒体温度勾配方向に流れることを抑制することができる。したがって、流体を介した作業室１１の高温端側と低温端側との熱伝達を抑制して、熱損失を低減することができる。
【００９７】
上記した流れ抑制手段は、例えば、容器外表面７ａ、７ｂ、及び、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれかから、隙間部８１、８２を挟んで対向する外表面へ向かって隙間部８１、８２に突出された流れ抑制突起部９１とすることができる。
【００９８】
図１２に示すように、容器であるロータ７の外表面７ｂに流れ抑制突起部９１を設けることができる。流れ抑制突起部９１は、作業室１１における熱媒体の往復動方向であるＸＸ方向に、隙間部８２の流体が流れることを抑制する。流れ抑制突起部９１は、ＸＸ方向に直交するロータ７周方向に延びる突条部として、外表面７ｂ上に設けられている。流れ抑制突起部９１は、軸線方向に沿ったＸＸ方向に交差する方向に延びる突条部とすることができる。
【００９９】
これによると、容器外表面７ａ、７ｂおよび移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれか設けた流れ抑制突起部９１で、作業室１１の熱媒体温度勾配方向への流体の流れを容易に抑制することができる。
【０１００】
図１３に例示するように、流れ抑制突起部９１は、例えばロータ７の外表面７ｂから突出する断面形状が三角形状の突起部とすることができる。流れ抑制突起部９１は、対向する外表面１４Ｂ１を有する相対的移動体１４Ｂよりも磨滅し易い材料で形成され、突出方向の先端部が対向する外表面１４Ｂ１に実質的に摺接している。図１３に例示する流れ抑制突起部９１は、相対的移動体１４Ｂの外表面１４Ｂ１を形成する永久磁石３３、３５および板部材３８よりも磨滅し易い材料で形成される。板部材３８と流れ抑制突起部９１とがいずれも樹脂材からなる場合には、互いに異なる材料からなることが好ましい。
【０１０１】
流れ抑制突起部９１は、容器外表面７ａ、７ｂ、および、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれかに設けることができる。流れ抑制突起部９１は、対向する外表面を有するロータ７または相対的移動体１４Ａ、１４Ｂよりも磨滅し易い材料で形成され、突出方向の先端部が対向する外表面に実質的に摺接している。
【０１０２】
これによると、流れ抑制突起部９１を隙間部８１、８２の隙間寸法よりも若干高く形成して、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとを組み付けた後に相対的に移動させる初期運転時に、流れ抑制突起部９１の先端部を容易に磨滅させることができる。このようにして、流れ抑制突起部９１の突出方向先端部が対向する構成体の外表面に実質的に摺接した状態を容易に形成することができる。このような実質的な摺接状態を形成することにより、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとの間に存在する流体が、作業室１１の熱媒体温度勾配方向に流れることを確実かつ容易に抑制することができる。ここで、実質的な摺接とは、流れ抑制突起部９１の先端部が対向する構成体の外表面に摺動可能に接している形態だけでなく、先端部の磨滅状態等によっては、先端部と対向する構成体の外表面との間に僅かなクリアランスが形成されている形態を含むものである。
【０１０３】
流れ抑制突起部９１は、断面形状を三角形状に限定するものではない。また、流れ抑制手段は、ロータ７または相対的移動体１４Ａ、１４Ｂに一体的に形成された流れ抑制突起部９１に限定されるものではない。流れ抑制手段は、例えば、ロータ７および相対的移動体１４Ａ、１４Ｂのいずれとも別体に形成された部材により構成してもかまわない。
【０１０４】
なお、上述した流れ抑制手段は、容器外表面７ａ、７ｂ、および、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１が、いずれも、相対的に移動する方向に滑らかに連なる面状に形成されているＭＨＰ装置以外に適用しても有効である。
【０１０５】
また、ＭＨＰ装置２は、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとが相対的に移動した際に、隙間部８１、８２に存在する流体を、容器外表面７ａ、７ｂまたは移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の近傍に滞留させる流体滞留手段を備えるものとすることができる。
【０１０６】
これによると、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとが相対的移動した際に、容器外表面７ａ、７ｂと移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１との間に存在する流体が、相対的に移動する両外表面に掻き乱されず、容器外表面または移動体外表面の近傍に留まる。したがって、容器体と相対的移動体との間の流体を介した熱移動を抑制することができる。これにより、熱損失を低減することができる。流体滞留手段は、容器外表面近傍または移動体外表面近傍の流体が、対向する外表面近傍の流体と入れ替わることを抑制する入れ替わり抑制手段と言うこともできる。
【０１０７】
上記した流体滞留手段は、例えば、容器外表面７ａ、７ｂ、及び、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれかから、対向する外表面へ向かって隙間部８１、８２に突出された複数の滞留用突起部９２とすることができる。この複数の滞留用突起部９２の間に流体を滞留させることができる。滞留用突起部９２は、相対的回転移動方向において滑らかな連続面をなす容器外表面７ａ、７ｂ、及び、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれかの面上に立設するものとすることができる。滞留用突起部９２は、回転移動方向において滑らかな連続面をなす容器外表面７ａ、７ｂ、及び、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれかの面から突設するものとすることができる。
【０１０８】
図１２に示すように、容器であるロータ７の外表面７ｂに滞留用突起部９２を設けることができる。複数の滞留用突起部９２は、ロータ７と相対的移動体１４Ｂとが相対的移動した際に、容器外表面７ｂと移動体外表面１４Ｂ１との間に存在する流体を、隣り合う突起部間において容器外表面７ｂやその近傍に留める。滞留用突起部９２は、ロータ７の回転方向であるＹＹ方向に直交するロータ７軸線方向に延びる突条部として、外表面７ｂ上に設けられている。滞留用突起部９２は、軸線方向に沿ったＸＸ方向に延びる突条部とすることができる。
【０１０９】
これによると、容器外表面７ａ、７ｂ及び移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれか設けた複数の滞留用突起部９２の間に流体を滞留させることで、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとの間の流体を介した熱移動を容易に抑制することができる。本実施形態では、隙間部の８１、８２の隙間寸法が比較的微小に設定されている。このような微小隙間では、ロータ７が回転して相対的移動体１４Ａ、１４Ｂと相対的移動した場合に、複数の滞留用突起部９２の間にある流体は、ロータ７と共にＹＹ方向に移動し、掻き乱され難い。これにより、流体を介したロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとの間の熱移動を容易に抑制することができる。
【０１１０】
図１４に例示するように、滞留用突起部９２は、例えばロータ７の外表面７ｂから突出する断面形状が三角形状の突起部とすることができる。滞留用突起部９２は、対向する外表面１４Ｂ１を有する相対的移動体１４Ｂよりも磨滅し易い材料で形成され、突出方向の先端部が対向する外表面１４Ｂ１に実質的に摺接している。図１４に例示する滞留用突起部９２は、相対的移動体１４Ｂの外表面１４Ｂ１を形成する永久磁石３３、３５および板部材３８よりも磨滅し易い材料で形成される。板部材３８と滞留用突起部９２とがいずれも樹脂材からなる場合には、互いに異なる材料からなることが好ましい。
【０１１１】
滞留用突起部９２は、容器外表面７ａ、７ｂ、および、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の少なくともいずれかに設けることができる。滞留用突起部９２は、対向する外表面を有するロータ７または相対的移動体１４Ａ、１４Ｂよりも磨滅し易い材料で形成され、突出方向の先端部が対向する外表面に実質的に摺接している。
【０１１２】
これによると、滞留用突起部９２を隙間部８１、８２の隙間寸法よりも若干高く形成して、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとを組み付けた後に相対的に移動させる初期運転時に、滞留用突起部９２の先端部を容易に磨滅させることができる。このようにして、滞留用突起部９２の突出方向先端部が対向する構成体の外表面に実質的に摺接した状態を容易に形成することができる。このような実質的な摺接状態を形成することにより、ロータ７と相対的移動体１４Ａ、１４Ｂとの間に存在する流体を、容器外表面７ａ、７ｂまたは移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１の近傍に確実に滞留させることができる。ここで、実質的な摺接とは、流れ抑制突起部９１の場合と同様である。すなわち、滞留用突起部９２の先端部が対向する構成体の外表面に摺動可能に接している形態だけでなく、先端部の磨滅状態等によっては、先端部と対向する構成体の外表面との間に僅かなクリアランスが形成されている形態を含むものである。
【０１１３】
滞留用突起部９２は、断面形状を三角形状に限定するものではない。また、流体滞留手段は、ロータ７または相対的移動体１４Ａ、１４Ｂに一体的に形成された複数の滞留用突起部９２に限定されるものではない。流体滞留手段は、例えば、ロータ７および相対的移動体１４Ａ、１４Ｂのいずれとも別体に形成された部材により構成してもかまわない。
【０１１４】
なお、上述した流体滞留手段は、容器外表面７ａ、７ｂ、および、移動体外表面１４Ａ１、１４Ｂ１が、いずれも、相対的に移動する方向に滑らかに連なる面状に形成されているＭＨＰ装置以外のＭＨＰ装置に適用しても有効である。
【０１１５】
また、本実施形態によると、一方向へ熱輸送媒体を流すポンプ１７と、ロータ７とが共通の回転軸２ａによって回される。この結果、磁場変調装置１４と熱輸送装置１６との両方を共通の動力源５によって駆動することができる。ＭＨＰ装置２は、ポンプ１７の回転数をロータ７の回転数より高くする変速機構９を備える。この結果、ＭＣＥ素子１２と熱輸送媒体との間の熱交換に必要な時間をロータ７上において提供しながら、ＭＨＰ装置２に一体化可能な小型のポンプ１７によって必要な流量を得ることができる。
【０１１６】
また、本実施形態によると、ＭＣＥ素子１２に印加される磁場の変化が、ロータ７の回転によって機械的に与えられる。同時に、熱輸送媒体の流れ方向の切換えが、ロータ７の回転によって機能する流路切換機構１８によって与えられる。しかも、流れ方向の切換えは、ポンプボディ２３とピストン４１とに形成された連通室２３ａ−２３ｄ、４１ａ−４１ｄが提供する機械的な分配機構によって実行される。このため、簡単な構成によって、磁場の変化に同期した流れ方向の切換えが実現される。
【０１１７】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許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である。
【０１１８】
上記実施形態では、作業室１１とＭＣＥ素子１２とを有する素子ベッドである容器が回転する構成を採用した。これに代えて、素子ベッドと磁場変調装置１４との間の相対的な回転と、素子ベッドと流路切換機構１８との間の相対的な回転とを提供するための多様な構成を採用することができる。例えば、素子ベッドである容器を静止させておき、永久磁石を含む磁場変調装置を容器に対して相対的に回転移動させてもよい。これにより、ひとつのＭＣＥ素子１２に与えられる磁場を変動させることができる。換言すれば、磁場変更手段は、相対的移動体を容器に対して容器外表面に沿った方向に移動させるものであってもよい。すなわち、容器と相対的移動体とを容器外表面に沿った方向に相対的に移動させて、磁気作業物質へ印加する磁場の大きさを変更するものであればよい。
【０１１９】
例えば、磁気ヒートポンプ装置の磁場変更手段が、容器の一側に配置された第１の磁石及びヨークと、容器の他側で第１の磁石に対して異なる極が対向するように配置された第２の磁石及びヨークと、を備えている。そして、第１の磁石及びヨークに連結された駆動手段と、第２の磁石及びヨークを第１の磁石及びヨークに追従して回転するように保持する保持機構とを備えるものであってもよい。
【０１２０】
ここで、保持機構を、例えば、ベアリング、潤滑油または空気層として、磁石同士の磁気吸引力により第２の磁石及びヨークを第１の磁石及びヨークに追従して回転させるものであってもよい。
【０１２１】
また、第２の磁石が取り付けられたヨークを、外部から駆動する外部駆動機構を設けて、第２の磁石及びヨークを第１の磁石及びヨークに追従して回転させるものであってもよい。この外部駆動機構の駆動源は、第１の磁石が取り付けられたヨークを回転させる駆動手段であってもよいし、第１の磁石が取り付けられたヨークを回転させる駆動手段とは別の駆動手段であってもよい。
【０１２２】
また、熱媒体移動手段であるポンプの両側に、高温端を有する容器と低温端を有する容器とをそれぞれ配置したものであってもよい。また、熱媒体移動手段であるポンプが、容器の高温端側と低温端側とにそれぞれ設けられていてもよい。
【０１２３】
また、上記実施形態で説明したように、容器は、作業室の熱媒体の流れる方向が回転軸に対して平行になるように円環状の領域に配置されるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、図１５〜図１７に示すように、容器は、熱媒体の流れる方向が回転軸に対して垂直になるように円環状の領域に配置されるものであってもよい。
【０１２４】
図１５は、磁気ヒートポンプ装置の一例の断面図である。また、図１６は、図１５に示されるロータの平面図、図１７は、図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線における断面図である。本例では、動力源５によって駆動される回転軸２０２ａで動作する２つの往復動用のポンプ１７Ａ、１７Ｂは、ＭＨＰ装置２０２の両側に独立して設けられている。本例のＭＨＰ装置２０２では、ハウジング２０６内部の動力源５に近い側に、回転軸２０２ａに取り付けられた円板状のロータ２５２がある。そして、ロータ２５２の一方の面に、図１６に示すように、扇紙型の永久磁石２５３が回転軸２０２ａに点対称に取り付けられている。一方の永久磁石２５３は、ロータ２５２側がＮ極であり、他方の永久磁石２５３は、ロータ２５２側がＳ極であって、ロータ２５２がヨーク部となっている。
【０１２５】
ハウジング２０６内部の動力源５から遠い側には、ハウジング２０６の内周面にボールベアリング２４１を介して回転自在に取り付けられた円環状のヨーク部２５４がある。ヨーク部２５４は回転軸２０２ａには結合しておらず、中央部に設けられた孔を回転軸２０２ａが貫通している。ヨーク部２５４のロータ２５２側の面には、ロータ２５２に取り付けられた永久磁石２５３と同じサイズの永久磁石２５５が取り付けられている。一方の永久磁石２５５は、ロータ２５２側がＮ極であり、他方の永久磁石２５５は、ロータ２５２側がＳ極である。従って、永久磁石２５５と永久磁石２５３との間には吸引力が作用しており、永久磁石２５５と永久磁石２５３とは対向する位置にある。そして、永久磁石２５５が取り付けられたヨーク部２５４はボールベアリング２４１によってハウジング２０６内に回転自在に保持されているので、回転軸２０２ａが回転して永久磁石２５３が回転移動すると、永久磁石２５５はこれに追従して回転移動する。
【０１２６】
ハウジング２０６内の永久磁石２５３と永久磁石２５５に挟まれた空間には、回転軸２０２ａには結合していない容器取付部２５７がある。容器取付部２５７には、図１７に示すように、作業室１１にＭＣＥ素子１２が充填された材料容器体２２５が放射状に複数個取り付けられている。材料容器体２２５の熱輸送媒体の流れに対して垂直な方向の断面形状は、矩形または円形である。容器取付部２５７はハウジング２０６と一体的に形成しても良く、また、別体の容器取付部２５７をハウジング２０６の内側に取り付けても良い。材料容器体２２５の外側と内側の端部にはそれぞれ吐出弁２２７と吸入弁２２８を内蔵する吐出吸入弁機構２５６が設けられている。本例では、外側にある吐出吸入弁機構２５６の各個は熱交換器４を備える媒体通路に接続されており、内側にある吐出吸入弁機構２５６の各個は熱交換器３を備える媒体通路に接続されている。
【０１２７】
本例でも、ロータ２５２の一方の面に取り付けられた永久磁石２５３が動力源５によって回転すると、永久磁石２５３の回転に伴って永久磁石２５３に対向する永久磁石２５５が吸引力によって追従して回転し、ヨーク部２５４が回転する。
【０１２８】
本例では、材料容器体２２５、および、容器取付部２５７を備える構成が、作業室１１が内部に形成された容器２０７である。本例の磁場変更手段である磁場変調装置２１４は、容器２０７と、容器２０７に対して相対的に移動する相対的移動体２１４Ａ、２１４Ｂとを備えている。相対的移動体２１４Ａは、容器２０７よりも動力源５側に位置している。相対的移動体２１４Ａは、ロータ２５２、永久磁石２５３、および板部材２３７を備えている。相対的移動体２１４Ｂは、容器２０７よりも反動力源側に位置している。相対的移動体２１４Ｂは、ヨーク部２５４、永久磁石２５５、および板部材２３７を備えている。ロータ２５２、ヨーク部２５４、および永久磁石２５３、２５５は、永久磁石２５３、２５５が発生する磁束を通過させる磁気回路部２１５を構成する。
【０１２９】
ロータ２５２は、磁性材からなる。ロータ２５２は、軸線に直交する方向に拡がる円盤状をなしている。図１６に示すように、ロータ２５２の容器２０７側の面に、扇紙型の永久磁石２５３が設けられている。板部材２３７は、扇紙型の板状をなしている。板部材２３７は、図中の周方向において、一対の永久磁石２５３の間に設けられている。非磁性材からなる非磁性部材である。板部材２３７は、例えば樹脂材等からなり、磁気回路部２１５の一部をなすロータ２５２および永久磁石２５３よりも高い断熱性を有する非磁性材で形成されている。板部材２３７は、相対的移動体２１４Ａに、例えば接着、係止、螺子止め等により接続されている。板部材２３７は、相対的移動体２１４Ａの周方向における永久磁石２５３の間の凹部空間を埋めるように設けられている。板部材２３７は、板厚が１〜３ｍｍ程度であり、当該凹部空間の全部を埋めるように設けられている。板部材２３７は、上記した凹部空間のうち容器側に位置する一部を埋めるものであってもよい。すなわち、板部材２３７とロータ２５２との間に空間が形成されるものであってもよい。凹部空間の一部を埋める板部材２３７は、相対的移動体２１４Ａの軽量化に寄与する。
【０１３０】
一対の板部材２３７は、容器側の外表面２３７ａが、永久磁石２５３の容器側の外表面に対して、周方向において面一状になっている。外表面２３７ａは、相対的移動体２１４Ａの容器側の外表面２１４Ａ１の周方向の一部を形成している。外表面２１４Ａ１は、円環平面状をなしている。外表面２１４Ａ１は、周方向において滑らかに連なる連続面をなしている。
【０１３１】
容器２０７は、円環板状をなしている。容器２０７の相対的移動体２１４Ａ側の外表面２０７ａは、円環平面状である。移動体外表面に相当する外表面２１４Ａ１と、容器外表面に相当する外表面２０７ａとは、周方向の全域に亘って、隙間部２８１を介して互いに対向している。外表面２１４Ａ１および外表面２０７ａは、いずれも平面状である。したがって、外表面２１４Ａ１と外表面２０７ａとの間の隙間部２８１は、周方向の全域に亘って隙間寸法が均一となっている。隙間部２８１の隙間寸法は、周方向においてほぼ均一であればよい。隙間部２８１の隙間寸法は、例えば、２．０ｍｍ以下と比較的小さい。隙間部２８１の隙間寸法は、例えば０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【０１３２】
ヨーク部２５４は、磁性材からなる。ヨーク部２５４は、軸線に直交する方向に拡がり、軸線の周りに延びる円環板状をなしている。ヨーク部２５４の容器２０７側の面に、扇紙型の永久磁石２５５が設けられている。周方向において、一対の永久磁石２５５の間には、ロータ側と同様に板部材２３７が設けられている。板部材２３７は、磁気回路部２１５の一部をなすヨーク部２５４および永久磁石２５５よりも高い断熱性を有する非磁性材で形成されている。板部材２３７は、相対的移動体２１４Ｂに、例えば接着、係止、螺子止め等により接続されている。板部材２３７は、相対的移動体２１４Ｂの周方向における永久磁石２５５の間の凹部空間を埋めるように設けられている。板部材２３７は、板厚が１〜３ｍｍ程度であり、当該凹部空間の全部を埋めるように設けられている。板部材２３７は、上記した凹部空間のうち容器側に位置する一部を埋めるものであってもよい。すなわち、板部材２３７とヨーク部２５４との間に空間が形成されるものであってもよい。凹部空間の一部を埋める板部材２３７は、相対的移動体２１４Ｂの軽量化に寄与する。
【０１３３】
一対の板部材２３７は、容器側の外表面２３７ａが、永久磁石２５５の容器側の外表面に対して、周方向において面一状になっている。外表面２３７ａは、相対的移動体２１４Ｂの外表面２１４Ｂ１の周方向の一部を形成している。外表面２１４Ｂ１は、円環平面状をなしている。外表面２１４Ｂ１は、周方向において滑らかに連なる連続面をなしている。
【０１３４】
容器２０７の相対的移動体２１４Ｂ側の外表面２０７ｂは、円環平面状である。移動体外表面に相当する外表面２１４Ｂ１と、容器外表面に相当する外表面２０７ｂとは、周方向の全域に亘って、隙間部２８２を介して互いに対向している。外表面２１４Ｂ１および外表面２０７ｂは、いずれも平面状である。したがって、外表面２１４Ｂ１と外表面２０７ｂとの間の隙間部２８２は、周方向の全域に亘って隙間寸法が均一となっている。隙間部２８２の隙間寸法は、周方向においてほぼ均一であればよい。隙間部２８１の隙間寸法は、例えば、２．０ｍｍ以下と比較的小さい。隙間部２８１の隙間寸法は、例えば０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【０１３５】
また、ＭＨＰ装置２０２は、隙間部２８１、２８２に存在する流体が、作業室１１の両端部の間で熱媒体の往復動する方向に流れることを抑制する流れ抑制手段を備えるものとすることができる。これによると、容器２０７と相対的移動体２１４Ａ、２１４Ｂとの間に存在する流体が、作業室１１の熱媒体温度勾配方向に流れることを抑制することができる。したがって、流体を介した作業室１１の高温端側と低温端側との熱伝達を抑制して、熱損失を低減することができる。
【０１３６】
流れ抑制手段は、例えば、容器外表面２０７ａ、２０７ｂ、及び、移動体外表面２１４Ａ１、２１４Ｂ１の少なくともいずれかから、隙間部２８１、２８２を挟んで対向する外表面へ向かって隙間部２８１、２８２に突出された流れ抑制突起部とすることができる。本例の流れ抑制突起部は、作業室１１における熱媒体の往復動方向である径方向に、隙間部２８１、２８２の流体が流れることを抑制する。流れ抑制突起部は、周方向に延びる突条部とすることができる。
【０１３７】
また、ＭＨＰ装置２０２は、容器２０７と相対的移動体２１４Ａ、２１４Ｂとが相対的に移動する。その移動の際に、隙間部２８１、２８２に存在する流体を、容器外表面２０７ａ、２０７ｂまたは移動体外表面２１４Ａ１、２１４Ｂ１の近傍に滞留させる流体滞留手段を備えるものとすることができる。
【０１３８】
これによると、容器２０７と相対的移動体２１４Ａ、２１４Ｂとが相対的移動した際に、容器外表面２０７ａ、２０７ｂと移動体外表面２１４Ａ１、２１４Ｂ１との間に存在する流体が、相対的に移動する両外表面に掻き乱されない。容器外表面２０７ａ、２０７ｂと移動体外表面２１４Ａ１、２１４Ｂ１との間に存在する流体は、容器外表面または移動体外表面の近傍に留まる。したがって、容器体と相対的移動体との間の流体を介した熱移動を抑制することができる。これにより、熱損失を低減することができる。
【０１３９】
上記した流体滞留手段は、例えば、容器外表面２０７ａ、２０７ｂ、及び、移動体外表面２１４Ａ１、２１４Ｂ１の少なくともいずれかから、対向する外表面へ向かって隙間部２８１、２８２に突出された複数の滞留用突起部とすることができる。この複数の滞留用突起部の間に流体を滞留させることができる。複数の滞留用突起部は、径方向に延びる突条部とすることができる。
【０１４０】
流れ抑制突起部、および、滞留用突起部は、上記した第１の実施形態と同様に、対向する外表面を有する容器または相対的移動体よりも磨滅し易い材料で形成され、突出方向の先端部が対向する外表面に実質的に摺接させることが好ましい。
【０１４１】
また、上記実施形態では、磁気回路部１５は、容器を間にして相互に対向する第１の磁石である永久磁石３４、３６と第２の磁石である永久磁石３３、３５とを有していたが、これに限定されるものではない。例えば、第１の磁石および第２の磁石のいずれかのみを備える磁気回路部であってもかまわない。
【０１４２】
また、上記実施形態では、隙間部８１、８２の隙間寸法が周方向において均一であったが、これに限定されるものではない。隙間部８１、８２の隙間寸法は、周方向においてほぼ均一であればよい。また、隙間部を形成する両外表面がいずれも相対的移動方向に滑らかに連なる面状であり、容器と相対的移動体との間の熱伝達熱量が許容できる程度に小さければ、隙間部の隙間寸法は均一でなくてもかまわない。
【０１４３】
また、上記実施形態では、ロータ７及び相対的移動体１４Ａ、１４Ｂの隙間部８１、８２に臨む各外表面は、一部が非磁性部材の外表面であったが、これに限定されるものではない。例えば、外表面の全てを非磁性部材の外表面としてもかまわない。
【０１４４】
また、ＭＨＰ装置が、隙間部に存在する流体が熱媒体の往復動方向に流れることを抑制する流れ抑制手段と、隙間部に存在する流体を容器外表面または移動体外表面の近傍に滞留させる流体滞留手段とを備えていたが、これに限定されるものではない。流れ抑制手段および流体滞留手段のいずれかのみを備えるものであってもよい。また、流れ抑制手段および流体滞留手段を備えないものであってもかまわない。
【０１４５】
また、上記実施形態では、作業室が形成された容器と磁気回路部を有する相対的移動体とを相対的に回転移動させていたが、これに限定されるものではない。例えば、容器と相対的移動体とを相対的にリニア移動させるものであってもよい。
【０１４６】
また、上記実施形態では、ＭＨＰ装置２の外部の熱交換器３、４に熱輸送媒体を供給した。これに代えて、一次媒体である熱輸送媒体と、二次媒体とを熱交換する熱交換器をＭＨＰ装置２内に設け、二次媒体を低温系統と高温系統とに供給してもよい。
【０１４７】
また、上記実施形態では、ひとつのＭＨＰ装置２に、２つの第１位置と、２つの第２位置とを設けた。これに代えて、１つの第１位置と、１つの第２位置とを設けてもよい。また、３つ以上の第１位置と第２位置とを設けてもよい。
【０１４８】
また、上記実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用した。これに代えて、住宅用の空調装置に本発明を適用してもよい。また、水を加熱する給湯装置として利用してもよい。また、上記実施形態では、室外の空気を主要な熱源とするＭＨＰ装置２を説明した。これに代えて、水、土などの他の熱源を主要熱源として利用してもよい。
【符号の説明】
【０１４９】
１  車両用空調装置
２  磁気熱量効果型ヒートポンプ（ＭＨＰ）装置（磁気ヒートポンプ装置）
７  ロータ（容器）
７ａ、７ｂ  外表面（容器外表面）
１１  作業室
１２  磁気熱量（ＭＣＥ）素子（磁気作業物質）
１４  磁場変調装置（磁場変更手段）
１４Ａ、１４Ｂ  相対的移動体
１４Ａ１、１４Ｂ１  外表面（移動体外表面）
１５  磁気回路部
３３、３４、３５、３６  永久磁石（磁石）
８１、８２  隙間部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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