(57)【要約】      （修正有）【課題】大型化を抑制しつつ能力向上を図ることが可能な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１０は、回転体４１を有するモータ４０と、作動液とＭＣＭ３０を収容した密閉空間２０１を有すると共に、回転体４１と共に回転可能な中空体２０と、ＭＣＭ３０に磁場を印加する磁場印加部５０と、を備えており、中空体２０は、外気と熱交換を行う第１の熱交換部２１と、第１の熱交換部２１に対して相対的に回転外周側に位置し、内気と熱交換を行う第２の熱交換部２２と、第１の熱交換部２１と第２の熱交換部２２を連結する連結部２３と、を含み、連結部２３は、第１及び第２の熱交換部２１，２２よりも相対的に低い熱伝導性を有し、磁場印加部５０は、ＭＣＭ３０の回転軌道ＯＰに対向するように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を有する回転手段と、
作動液と磁気熱量効果材料を収容した密閉空間を有すると共に、前記回転体と共に回転可能な少なくとも一つの中空体と、
前記磁気熱量効果材料に磁場を印加する少なくとも一つの磁場印加部と、を備えており、
前記中空体は、
第１の流体と熱交換を行う第１の熱交換部と、
前記第１の熱交換部に対して相対的に回転外周側に位置し、第２の流体と熱交換を行う第２の熱交換部と、
前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部を連結する連結部と、を含み、
前記連結部は、前記第１及び前記第２の熱交換部よりも相対的に低い熱伝導性を有し、
前記磁場印加部は、前記磁気熱量効果材料の回転軌道に対向するように配置されていることを特徴と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であって、
前記第１の熱交換部は、回転外周側に第１の開口が形成された袋形状を有し、
前記第２の熱交換部は、回転内周側に第２の開口が形成された袋形状を有し、
前記連結部は、前記第１の開口と前記第２の開口とを連結する環形状を有しており、
前記磁気熱量効果材料は、前記中空体の回転中に前記第２の熱交換部の回転外周側の端部から回転内周側に離れて前記密閉空間内に保持されていることを特徴とす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であって、
前記磁気熱量効果材料は、前記中空体の回転中に前記作動液に常時浸漬されるように、前記密閉空間内に保持されていることを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置であって、
前記中空体は、前記中空体の回転中に前記磁気熱量効果材料を保持するメッシュ部材を有することを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置であって、
前記中空体は、前記回転手段による回転に伴って前記回転体の回転軸に沿った送風が可能な羽根型の外形形状を有することを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置と、
前記第１の流体を室外又は室内の一方から前記第１の熱交換部に導くと共に、前記第１の熱交換部で加熱された前記第１の流体を室外又は室内の一方に導く第１の循環路と、
前記第２の流体を室内又は室外の他方から前記第２の熱交換部に導くと共に、前記第２の熱交換部で冷却された前記第２の流体を室内又は室外の他方に導く第２の循環路と、を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプ装置、及び、その磁気ヒートポンプ装置を備えた空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱輸送媒体を磁気の作用で冷却する冷却水製造部と、熱輸送媒体を磁気の作用で加熱する温水製造部と、熱輸送媒体を冷却水製造部や温水製造部から吐出する往復動ポンプと、を備えた磁気ヒートポンプシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５３７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の磁気ヒートポンプ装置では、装置の回転数を上げることで冷却能力の向上を図ることができる。しかしながら、この場合には、熱輸送媒体の十分な流量を確保するために往復動ポンプの高圧化が必要となり、延いてはシステム全体の大型化を招来する、という問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、大型化を抑制しつつ能力向上を図ることが可能な磁気ヒートポンプ装置、及び、その磁気ヒートポンプ装置を備えた空気調和装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、回転体を有する回転手段と、作動液と磁気熱量効果材料を収容した密閉空間を有すると共に、前記回転体と共に回転可能な少なくとも一つの中空体と、前記磁気熱量効果材料に磁場を印加する少なくとも一つの磁場印加部と、を備えており、前記中空体は、第１の流体と熱交換を行う第１の熱交換部と、前記第１の熱交換部に対して相対的に回転外周側に位置し、第２の流体と熱交換を行う第２の熱交換部と、前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部を連結する連結部と、を含み、前記連結部は、前記第１及び前記第２の熱交換部よりも相対的に低い熱伝導性を有し、前記磁場印加部は、前記磁気熱量効果材料の回転軌道に対向するように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
［２］上記発明において、前記第１の熱交換部は、回転外周側に第１の開口が形成された袋形状を有し、前記第２の熱交換部は、回転内周側に第２の開口が形成された袋形状を有し、前記連結部は、前記第１の開口と前記第２の開口とを連結する環形状を有しており、前記磁気熱量効果材料は、前記中空体の回転中に前記第２の熱交換部の回転外周側の端部から回転内周側に離れて前記密閉空間内に保持されていてもよい。
【０００８】
［３］上記発明において、前記磁気熱量効果材料は、前記中空体の回転中に前記作動液に常時浸漬されるように、前記密閉空間内に保持されていてもよい。
【０００９】
［４］上記発明において、前記中空体は、前記中空体の回転中に前記磁気熱量効果材料を保持するメッシュ部材を有してもよい。
【００１０】
［５］上記発明において、前記中空体は、前記回転手段による回転に伴って前記回転体の回転軸に沿った送風が可能な羽根型の外形形状を有してもよい。
【００１１】
［６］本発明に係る空気調和装置は、上記の磁気ヒートポンプ装置と、前記第１の流体を室外又は室内の一方から前記第１の熱交換部に導くと共に、前記第１の熱交換部で加熱された前記第１の流体を室外又は室内の一方に導く第１の循環路と、前記第２の流体を室内又は室外の他方から前記第２の熱交換部に導くと共に、前記第２の熱交換部で冷却された前記第２の流体を室内又は室外の他方に導く第２の循環路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、作動液と磁気熱量効果材料を中空体内に収容すると共に、磁場印加部を磁気熱量効果材料の回転軌道に対向するように配置して、中空体を回転手段により回転させる。
【００１３】
回転手段による中空体の回転に伴って、磁気熱量効果材料に対して磁場が周期的に印加／除去され、磁気熱量効果によって作動液が加熱／冷却される。さらに、この回転に伴う遠心力によって、冷却された作動液が回転外周側に移動するのに対し、加熱により生成された作動液の蒸気が回転内周側に移動して、中空体に温度勾配が形成される。そして、回転内周側の第１の熱交換部で第１の流体が加熱され、回転外周側の第２の熱交換部で第２の流体が冷却される。
【００１４】
このように、本願発明では、熱輸送媒体を循環させるポンプが不要となるので、磁気ヒートポンプ装置の大型化を抑制しつつ能力向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態における磁気ヒートポンプ装置を用いた空気調和装置を示す正面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態における中空体を径方向外側から見た側面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態における中空体の内部構造を示す図であり、図２のIV-IV線に沿った断面図である。
【図５】図５は、ＭＣＭ発熱時の中空体を示す断面図である。
【図６】図６は、ＭＣＭ吸熱時の中空体を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態における磁気ヒートポンプ装置を用いた空気調和装置を示す正面図である。
【図８】図８は、図７のVIII-VIII線に沿った断面図である。
【図９】図９は、本発明の更に他の実施形態における磁気ヒートポンプ装置を用いた空気調和装置を示す正面図である。
【図１０】図１０は、図９のX-X線に沿った断面図である。
【図１１】図１１は、図１０のXII-XII線に沿った端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本実施形態における磁気ヒートポンプ装置を用いた空気調和装置の正面図、図２は図１のII-II線に沿った断面図、図３は本実施形態における中空体を径方向外側から見た側面図、図４は本実施形態における中空体の内部構造を示す図であり、図２のIV-IV線に沿った断面図である。
【００１８】
なお、以下に説明する磁気ヒートポンプ装置や空気調和装置の構成は一例に過ぎず、特にこれに限定されない。
【００１９】
本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１０は、磁気熱量効果（Magnetocaloric effect）を利用したヒートポンプ装置である。この磁気ヒートポンプ装置１０は、図１及び図２に示すように、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料３０（以下単に「ＭＣＭ３０」とも称する。）をそれぞれ収容した３つの中空体２０と、中空体２０を回転させるモータ４０と、ＭＣＭ３０に対して磁場を印加／除去する磁場印加部５０と、を備えている。
【００２０】
３つの中空体２０は、モータ４０に連結された棒状の回転体４１の外周面に実質的に等間隔に固定されている。また３つの中空体２０は、モータ４０の回転に伴って回転する回転体４１の外周側に位置しており、当該回転体４１と共に回転することが可能となっている。すなわち、実施形態では、モータ４０と、当該モータ４０に連結された棒状の回転体４１とを有する回転手段を備えている。
また、本実施形態では、図３に示すように、それぞれの中空体２０は、回転方向に対して傾斜した羽根型の外形形状を有している。このため、中空体２０は、モータ４０の回転に伴って回転する回転体４１の回転軸に沿った送風を行う機能も有している。
【００２１】
なお、モータ４０の回転に伴って回転する回転体４１に固定される中空体２０の数は、特に上記の数に限定されない。また、図１及び図２に示す例では、回転体４１の同一円周上に３つの中空体２０が配置されているが、特にこれに限定されない。例えば、図１及び図２に示す例において、回転体４１の別の円周上に３つの中空体２０を追加的に設けてもよい。
【００２２】
図４に示すように、それぞれの中空体２０は、第１の熱交換部２１と、第２の熱交換部２２と、連結部２３と、を備えている。
【００２３】
第１の熱交換部２１は、第１の開口２１１を回転外周側に備えていると共に、回転内周側に第１の底部２１２を備えた袋形状を有している。第２の熱交換部２２も、第２の開口２２１を回転内周側に備えていると共に、回転外周側に第２の底部２２２を備えた袋形状を有している。連結部２３は、第１の開口２１１に対応する第３の開口２３１と、第２の開口２２１に対応する第４の開口２３２と、を備えた環形状を有している。連結部２３は、第１及び第２の開口２１１，２２２の間に介在して、第１の熱交換部２１と第２の熱交換部２２を連結している。その結果、中空体２０の中に密閉空間２０１が形成されていると共に、連結部２３が中空体２０の略中央に帯状に設けられている。密閉空間２０１内に収容された作動液２５（後述）や当該作動液の蒸気２５１（後述）が漏洩しないように、熱交換部２１，２２と連結部２３は気密的且つ液密的に接続されている。
【００２４】
この中空体２０は、第１の熱交換部２１の第１の底部２１２で回転体４１に固定されている。そして、回転体４１の回転軸を中心とした径方向において、第２の熱交換部２２が第１の熱交換部２１に対して回転外周側に配置されており、連結部２３が第１の熱交換部２１と第２の熱交換部２２の間に介在している。
【００２５】
なお、本実施形態において、「回転内周側」とは、回転体４１の回転軸を中心とした径方向において回転軸（回転体４１）に相対的に近い側を意味し、「回転外周側」とは、当該径方向において回転軸（回転体４１）から相対的に遠い側を意味する。
【００２６】
第１の熱交換部２１は、例えば、金属材料等の高い熱伝導性を有する材料から構成されており、具体的には、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ＳＵＳ３０４等のステンレス、炭素鋼等で構成されている。第２の熱交換部２２も同様に、例えば、金属材料等の高い熱伝導性を有する材料から形成されており、具体的には、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ＳＵＳ３０４等のステンレス、炭素鋼等で構成されている。
【００２７】
これに対し、連結部２３は、第１及び第２の熱交換部２１，２２を構成する材料よりも相対的に低い熱伝導性を有する材料から構成されている。具体的には、この連結部２３は、例えば、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂材料から構成されている。従って、この連結部２３によって、第１の熱交換部２１と第２の熱交換部２２とが熱的に絶縁されている。
【００２８】
中空体２０の密閉空間２０１の中には、作動液（Working fluid）２５とＭＣＭ（Magnetocaloric Material）３０が収容されている。作動液２５は、良好な揮発性と低い地球温暖化係数を有する液体である。こうした作動液２５の具体例としては、例えば、水やアルコール等を例示することができる。
【００２９】
ＭＣＭ３０は、磁性体であれば特に限定されないが、例えば１０℃〜３０℃程度の常温域にキュリー温度（キュリー点）を有し、常温域で高い磁気熱量効果を発揮する磁性体であることが好ましい。具体的には、こうしたＭＣＭ３０として、例えば、ガドリニウム（Ｇｄ）やガドリニウム合金等を用いることができる。このＭＣＭ３０に磁場を印加すると、電子スピンが揃うことで磁気エントロピーが減少し、ＭＣＭ３０は放熱して温度が上昇する。一方、ＭＣＭ３０から磁場を除去すると、電子スピンが乱雑になり磁気エントロピーが増加し、当該ＭＣＭ３０は吸熱して温度が低下する。
【００３０】
なお、中空体２０に収容されているＭＣＭ３０の形態は、粒子状であってもよいし、ペレット状であってもよく、特に限定されない。また、相互に異なるキュリー温度を有する複数種のＭＣＭを中空体２０に収容してもよい。これにより、キュリー温度が複合化されたＭＣＭとして動作するので、磁気ヒートポンプ装置の動作温度範囲を広げることができる。
【００３１】
図４に示すように、中空体２０は、当該中空体２０の回転中にＭＣＭ３０を保持するメッシュ部材２４を有している。このメッシュ部材２４は、ＭＣＭ３０の粒子径よりも小さな網目を多数有している。従って、作動液２５はメッシュ部材２４を通過することが可能となっているが、ＭＣＭ３０はメッシュ部材２４を通過することが不可能となっている。このメッシュ部材２４は、連結部材２３の内壁面に取り付けられており、第２の熱交換部２２の第２の底部２２２から所定距離Ｌ０離れた位置に設けられている。
【００３２】
中空体２０が回転している間、ＭＣＭ３０には径方向外側に向かった遠心力が印加されるが、上記のメッシュ部材２４によってＭＣＭ３０が第２の熱交換部２２の第２の底部２２２から離れた状態で密閉空間２０１内に保持される。このため、密閉空間２０１の中で作動液２５がＭＣＭ３０と接しない空間を、ＭＣＭ３０に対して径方向外側に確保することができる。これにより、ＭＣＭ３０の吸熱により冷却された作動液２５２を、遠心力によってＭＣＭ３０から離すことができ、磁気ヒートポンプ装置１０を安定して駆動させることができる。
【００３３】
因みに、ＭＣＭ３０を第２の熱交換部２２の第２の底部２２２から離さない場合には、冷却された作動液２５２（後述）が、次サイクルでＭＣＭ３０によって加熱されてしまい、作動液の温度が変化せず、磁気ヒートポンプ装置が動作しない。
【００３４】
上述のように、中空体２０の密閉空間２０１内には、作動液２５が封入されている。この作動液２５の量は、作動液２５が存在しない空間が密閉空間２０１内に確保され、且つ、中空体２０の回転中にＭＣＭ３０が作動液２５に常時浸漬されるような量に設定されている。
【００３５】
密閉空間２０１内に作動液２５が存在しない空間を確保することで、ＭＣＭ３０の発熱により密閉空間２０１内で作動液２５を蒸発させることができる。また、中空体２０の回転中にＭＣＭ３０が作動液２５に常時浸漬されることで、作動液２５が最も減少している状態（すなわち、ＭＣＭ３０が発熱して当該作動液２５の一部が蒸発している状態（図５に示す状態））においても、ＭＣＭ３０が作動液２５に浸かる。このため、本実施形態では、いわゆるＭＣＭ３０の空焚きの発生を防止することができる。
【００３６】
図１に示すように、磁場印加部５０は、回転する中空体２０を挟むように設けられた一対の磁石５１ａ，５１ｂと、一対の磁石５１ａ，５１ｂを保持する保持部材５２と、を備えている。本実施形態における磁石５１ａ，５１ｂは永久磁石で構成されているが、特にこれに限定されず、磁場印加部５０の磁石を電磁石で構成してもよい。この一対の磁石５１ａ，５１ｂは、中空体２０に収容されたＭＣＭ３０の回転軌道ＯＰの一部に対向するように配置されており、モータ２０によって中空体２０が回転すると、一対の磁石５１ａ，５１ｂによって、ＭＣＭ３０に対して磁場が周期的に印加／除去されるようになっている。
【００３７】
なお、本実施形態における「ＭＣＭ３０の回転軌道ＯＰ」とは、モータ４０によって中空体２０を回転させたときのＭＣＭ３０の軌道を意味する。
【００３８】
本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１０は、こうした磁場印加部５０を２つ備えている。当該２つの磁場印加部５０は、図１中において回転体４１に対して上側と下側に配置されており、ＭＣＭ３０の回転軌道ＯＰに対して間欠的に配置されている。なお、磁場印加部５０の数は特に上記に限定されず、磁場印加部５０が１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、複数の磁場印加部５０がＭＣＭ３０の回転軌道ＯＰに対して間欠的に配置されていれば、実質的に等間隔に配置されていなくてもよい。
【００３９】
図１及び図２に示すように、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１０を用いた空気調和装置１は、室外の雰囲気に連通した第１の循環路６０と、室内の雰囲気に連通した第２の循環路７０と、を備えている。第１の循環路６０は、回転体４１と第１の管状部材８１との間に形成されている。第１の管状部材８１は、回転中の中空体２０の連結部２３に対向するように、回転体４１の周囲に設けられている。一方、第２の循環路７０は、第１の管状部材８１と第２の管状部材８２との間に形成されている。第２の管状部材８２は、第１の管状部材８１の外周側に設けられており、回転体４１の径方向において中空体２０を覆っている。
【００４０】
モータ４０により中空体２０が回転すると、第１の循環路６０を介して室外から第１の熱交換部２１に外気（室外の空気）が導入されると共に、第２の循環路７０を介して室内から第２の熱交換部２２に内気（室内の空気）が導入される。そして、第１の熱交換部２１で加熱された外気は、第１の循環路６０を介して室外に排出されると共に、第２の熱交換部２２で冷却された内気は、第２の循環路７０を介して室内に供給される。
本実施形態において、外気が本発明の第１の流体に相当し、内気が本発明の第２の流体に相当する。
【００４１】
なお、空気調和装置１を冷房として機能させる場合には、上記のように、第１の循環路６０を室外の雰囲気に連通させると共に、第２の循環路７０を室内の雰囲気に連通させる。これに対し、空気調和装置１を暖房として機能させる場合には、第１の循環路６０を室内の雰囲気に連通させると共に、第２の循環路７０を室外の雰囲気に連通させる。こうした第１及び第２の循環路６０，７０の連通先の切替は、特に図示しないバルブ等によって行われる。
【００４２】
以下に、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１０を用いた空気調和装置１の動作について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００４３】
図５及び図６は本実施形態における中空体を示す断面図であり、図５はＭＣＭ発熱時の中空体を示す図であり、図６はＭＣＭ吸熱時の中空体を示す図である。
【００４４】
モータ４０により中空体２０が回転して、ＭＣＭ３０が磁石５１ａ，５１ｂに対向すると、当該ＭＣＭ３０に磁気が印加される。この磁場印加によって、電子スピンが揃うことでＭＣＭ３０の磁気エントロピーが減少し、図５に示すように、当該ＭＣＭ３０が発熱する。このＭＣＭ３０の発熱により作動液２５の一部が加熱されて蒸発する。この作動液の蒸気２５１は、密度が低いため、遠心力によって回転内周側（第１の熱交換部２１の第１の底部２１２側）に移動し、この蒸気２５１の熱により第１の熱交換部２１が加熱される。一方、作動液２５を蒸発させた後、ＭＣＭ３０の温度は、磁場印加による発熱前の温度に戻る。
【００４５】
この際、上述のように、密閉空間２０１に収容された作動液２５の量は、中空体２０の回転中にＭＣＭ３０が作動液２５に常時浸漬されるように設定されている、このため、本実施形態では、作動液２５の一部が蒸発して当該作動液２５の量が減っても、ＭＣＭ３０の空焚きが発生することはない。
【００４６】
モータ４０により中空体２０がさらに回転すると、ＭＣＭ３０は磁石５１ａ，５１ｂの間から退出し、当該ＭＣＭ３０に印加されていた磁場が除去される。この磁場除去によって、電子スピンが乱雑となりＭＣＭ３０の磁気エントロピーが増加し、図６に示すように、当該ＭＣＭ３０が吸熱する。ＭＣＭ３０により冷却された作動液２５２は、密度が高いため、遠心力によって回転外周側（第２の熱交換部２２の第２の底部２２２側）に移動し、冷えた作動液２５２により第２の熱交換部２２が冷却される。一方、作動液２５を冷却させた後、ＭＣＭ３０の温度は、磁場除去による吸熱前の温度に戻る。
【００４７】
この際、上述のように、ＭＣＭ３０がメッシュ部材２４により第２の熱交換部２２の第２の底部２２２から回転内周側に離れて保持されている。このため、本実施形態では、ＭＣＭ３０の吸熱により冷却された作動液２５２を、遠心力によってＭＣＭ３０から離すことができ、磁気ヒートポンプ装置１０を安定して駆動させることができる。
【００４８】
そして、モータ４０が中空体２０を連続的に回転させ、上述の図５の発熱と図６の吸熱をＭＣＭ３０が繰り返すことで、それぞれの中空体２０に１０℃〜２０℃の温度勾配が形成される。この中空体２０に形成された温度勾配では、第１の熱交換部２１が高温側に位置し、第２の熱交換部２２が低温側に位置する。
【００４９】
また、中空体２０を連続的に回転させることで、中空体２０がファンとして機能して、第１の循環路６０を介して室外から第１の熱交換部２１に外気が導入されると共に、第２の循環路７０を介して室内から第２の熱交換部２２に内気が導入される。そして、外気は、第１の熱交換部２１に接触して加熱された後に、第１の循環路６０を介して室外に排出される。一方、内気は、第２の熱交換部２２に接触して冷却された後に、第２の循環路７０を介して室内に供給される。本実施形態における空気調和装置１では、以上の動作を繰り返すことで、室内の温度を所望の温度まで冷却する。
【００５０】
以上のように、本実施形態では、作動液２５とＭＣＭ３０を中空体２０内に収容すると共に、磁場印加部５０をＭＣＭ３０の回転軌道ＯＰに対向するように配置して、中空体２０をモータ４０により回転させる。
【００５１】
モータ４０による回転に伴って、ＭＣＭ３０に対して周期的に磁場が印加／除去され、磁気熱量効果によって作動液２５が加熱／冷却される。さらに、この回転に伴う遠心力によって、冷却された作動液２５２が回転外周側に移動するのに対し、加熱により生成された作動液の蒸気２５１が回転内周側に移動して、中空体２０に温度勾配が形成される。そして、回転内周側の第１の熱交換部２１で外気が加熱され、回転外周側の第２の熱交換部で内気が冷却される。
【００５２】
このように、本実施形態では、回転に伴う遠心力によって中空体２０に温度勾配が形成され、磁場の印加／除去の切替速度に応じて熱輸送媒体を循環させるポンプが不要となるので、磁気ヒートポンプ装置１０の大型化を抑制しつつ能力向上を図ることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、磁気ヒートポンプ装置１０の中空体２０が羽根型の外形形状を有している。これにより、モータ４０による回転に伴って回転する回転体４１の回転軸に沿った送風が可能となり、中空体２０に送風を行うための専用のファンが不要となる。
【００５４】
また、本実施形態では、密閉空間２０１に収容された作動液２５の量が、中空体２０の回転中にＭＣＭ３０が作動液２５に常時浸漬されるように設定されているので、ＭＣＭ３０の空焚きを防止することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、ＭＣＭ３０が、メッシュ部材２４により、第１の熱交換部２１の第１の底部２１２から回転内周側に離れて保持されている。このため、ＭＣＭ３０の吸熱により冷却された作動液２５２を、遠心力によってＭＣＭ３０から離すことができ、磁気ヒートポンプ装置１０を安定して駆動させることができる。
【００５６】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５７】
例えば、上述の実施形態では、本発明に係る磁気ヒートポンプ装置を家庭用或いは自動車用の空気調和装置に適用した例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、用途に応じた適切なキュリー温度を有するＭＣＭを選定することで、冷凍機のような極低温域での用途、或いは、ある程度高温域での用途に、本発明に係る磁気ヒートポンプ装置を適用してもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、中空体２０の外形形状を羽根型とした。しかしながら、特に限定されず、例えば、図７及び図８に示すように、中空体の外形形状を羽根型としなくてもよい。
【００５９】
図７は本発明の他の実施形態における磁気ヒートポンプ装置を用いた空気調和装置を示す正面図、図８は図７のVIII-VIII線に沿った断面図である。
【００６０】
上述の実施形態では３つの中空体２０が回転体４１の同一円周上に配置されているのに対し、図７及び図８に示す磁気ヒートポンプ装置１０Ｂは、一つの中空体２０Ｂが回転体４１の全周に亘って設けられている。この中空体２０Ｂは、中央に開口が形成された環状形状を有しており、シャフト２６を介して回転体４１に連結されている。なお、この場合には、中空体２０Ｂに向かって送風を行うファンが必要となる。
【００６１】
また、上述の実施形態では、モータ４０の回転に伴って回転する回転体４１の形状を棒状としたが、特に限定されず、例えば、図９〜図１１に示すように、管状の回転体４１Ｃを用いてもよい。
【００６２】
図９は本発明の更に他の実施形態における磁気ヒートポンプ装置を用いた空気調和装置を示す正面図、図１０は図９のX-X線に沿った断面図、図１１は図１０のXII-XIIである。
【００６３】
上述の実施形態では中空体２０が棒状の回転体４１の外周面に固定されているのに対し、図９〜図１１に示す磁気ヒートポンプ装置１０Ｃは、管状の回転体４１Ｃの外周に３つの中空体２０Ｃが配置され、かつ当該回転体４１Ｃの管内に第１の熱交換部２１が埋設されるようにして各中空体２０Ｃが管状の回転体４１Ｃに固定されている。
【００６４】
図１０に示すように、管状の回転体４１Ｃは、第３の管状部材８３の管路の一部に挿入され、当該回転体４１Ｃの両端部はベアリング８３１を介して第３の管状部材８３に回転可能に連結されている。また、第３の管状部材８３の管内には水等の流体（冷媒）が流れ、管状の回転体４１Ｃとの連結部で流体が外部に漏れないよう、当該連結部にはパッキン等（不図示）が設けらている。
この場合には、第１の循環路６０は、管状の回転体４１Ｃの管内に形成され、当該回転体４１Ｃの管内に流入された流体は、第１の熱交換部２１に加熱された後に第３の管状部材８３を通って室外等に排出される。
またこの場合には、管状の回転体４１Ｃの外周側に第１の管状部材８１が設けられず、第２の管状部材８２が当該回転体４１Ｃの径方向において中空体２０Ｃを覆うように設けられている。すなわち、第２の循環路７０は、管状の回転体４１Ｃと第２の管状部材８２との間に形成され、第２の循環路７０を介して室内から第２の熱交換部２２に導入された内気は、第２の熱交換部２２に接触して冷却された後に、第２の循環路７０を介して室内に供給される。
【００６５】
さらに磁気ヒートポンプ装置１０Ｃは、モータ４０の回転に伴って管状の回転体４１Ｃを回転させるため、図１０及び図１１に示すように、モータ４０の回転に伴って回転する回転プーリ４２と、管状の回転体４１の外周の一部に形成された歯車状のプーリ部４３と、回転プーリ４２とプーリ部４３とを連結し、回転プーリ４２の回転を回転体４１Ｃに伝達するための歯付ベルト４４とを有している。
【符号の説明】
【００６６】
１…空気調和装置
１０，１０Ｂ，１０Ｃ…磁気ヒートポンプ装置
２０，２０Ｂ，２０Ｃ…中空体
２０１…密閉空間
２１…第１の熱交換部
２１１…第１の開口
２１２…第１の底部
２２…第２の熱交換部
２２１…第２の開口
２２２…第２の底部
２３…連結部
２３１…第３の開口
２３２…第４の開口
２４…メッシュ部材
２５…作動液
２５１…作動液の蒸気
２５２…冷却された作動液
２６…シャフト
３０…ＭＣＭ
ＯＰ…ＭＣＭの回転軌道
４０…モータ
４１，４１Ｃ…回転体
４２…回転プーリ
４３…プーリ部
４４…歯付ベルト
５０…磁場印加部
５１ａ，５１ｂ…磁石
５２…保持部材
６０…第１の循環路
７０…第２の循環路
８１…第１の管状部材
８２…第２の管状部材
８３…第３の管状部材
８３１…ベアリング部材
【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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