JP6365173B2 - Magnetic heat pump device - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a magnetic heat pump device using the magnetocaloric effect of a magnetic working substance.
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。
As a prior art, for example, there is a magnetic heat pump device disclosed in
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における熱伝達熱量が大きいと、熱損失により効率が低下するという問題がある。 However, the above-described conventional magnetic heat pump device has a problem that if the heat transfer heat quantity between the container and the magnetic circuit unit is large, the efficiency is reduced due to heat loss.
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。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a magnetic heat pump device capable of reducing heat loss by suppressing heat transfer between a container and a magnetic circuit unit. .
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、
容器と相対的移動体との間に介在する流体を、容器と相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
流体排出手段は、
容器および相対的移動体のうち移動する方の構造体に機械的に接続するように設けられ、
磁場変更手段による容器と相対的移動体との相対的移動に伴い、移動する方の構造体から駆動力を得て駆動し、容器と相対的移動体との間から流体を排出することを特徴としている。
In order to achieve the above object, one of the disclosed techniques includes:
A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing the magnetic flux generated by the magnets (33 to 36) to pass therethrough and movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
A fluid interposed between the container and the relative movement member, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the container and the relative movement thereof,
The fluid discharge means is
Provided to mechanically connect to the moving structure of the container and relative moving body;
Along with the relative movement between the container and the relative moving body by the magnetic field changing means, the driving force is obtained from the moving structure and the fluid is discharged between the container and the relative moving body. It is said.
これによると、容器と磁気回路部を有する相対的移動体との間から、流体排出手段により流体を排出することができる。したがって、容器と相対的移動体との間に介在する流体を減少させて、流体を介した容器と相対的移動体との間における熱伝達を抑制することができる。このようにして、熱損失を低減することができる。 According to this, the fluid can be discharged by the fluid discharging means from between the container and the relative moving body having the magnetic circuit portion. Therefore, the fluid intervening between the container and the relative moving body can be reduced, and heat transfer between the container and the relative moving body via the fluid can be suppressed. In this way, heat loss can be reduced.
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。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
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。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those described previously. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination is not particularly troublesome.
(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19を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
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。
FIG. 1 is a block diagram showing a
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。 In this specification, the term heat pump device is used in a broad sense. That is, the term “heat pump device” includes both a device that uses the cold heat obtained by the heat pump device and a device that uses the heat obtained by the heat pump device. An apparatus using cold heat may be referred to as a refrigeration cycle apparatus. Therefore, in this specification, the term heat pump apparatus is used as a concept including a refrigeration cycle apparatus.
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Specifically, the magnetic
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The heat transport medium that exchanges heat with the
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。
The
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。
Specifically, the flow
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。
The flow
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。
The flow
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
When the
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。
When the
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。
The
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。
FIG. 2 is a perspective view of the
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。
FIG. 3 is a left side view of the
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。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
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。
The
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。
The
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。
An
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。
The
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。
A
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。
A
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。
A movable seal mechanism is provided between the
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。
The movable seal mechanism has a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
A space is formed in the
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。
In the configuration illustrated in FIGS. 5 and 6, the pressure on the discharge port side of the
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。
FIG. 7 shows a cross section of the
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。
The
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。
The
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。
The four
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
An outer rotor 53 and an
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。
FIG. 9 shows a cross section of the
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。
In the drawing, a cross section orthogonal to the axis of the
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。
FIG. 10 shows a cross section of the magnetic
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。
The magnetic
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。
The
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。
The
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。
In the pair of
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。
The
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。
The
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。
The
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。
In the pair of
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。
In the
ロータ7の外表面7a、7b、及び、相対的移動体14A、14Bの外表面14A1、14B1の少なくともいずれかには、流体排出手段としてのブレード93が設けられている。図12に示すように、本例では、相対的移動をする際に移動する方の構造体となるロータ7の外表面7a、7bにブレード93が突設されている。図12では、ロータ7の外表面7bに設けられたブレード93を示している。ブレード93は、外表面7a、7bからロータ7の径方向に立設した立設壁部である。ブレード93は、ロータ7の回転軸線方向でもあるXX方向から傾斜した方向に延びる立設壁部である。
At least one of the
複数のブレード93が周方向に相互に間隔を空けて設けられている。本例では、回転方向である周方向に並ぶブレード群が、XX方向に4群設けられている。ヘッド側の2群のブレード93と、リア側の2群のブレード93とでは、ブレード93のXX方向に対する傾斜方向が逆になっている。ブレード93は、ロータ7に接続している。ブレード93は、ロータ7に対して一体的に形成されている。ブレード93は、所謂ファンブレードである。
A plurality of
図12に示すロータ7が、回転方向であるYY方向に回転すると、ブレード93の作用により隙間部81、82に存在する流体が、隙間部81、82から排出される。隙間部81、82に存在する流体が主に空気である場合には、隙間部81、82の空気が図中白抜き矢印で示した方向に流れて隙間部81、82から排出される。ブレード93は、所謂ファンブレードである。ロータ7が回転した際には、ロータ7がファンとしても機能する。
When the
隙間部81、82の空気は、作業室11の熱媒体往復動方向であるXX方向における両端方向に流れて、隙間部81、82から排出される。隙間部81、82には、ブレード93の作用により熱媒体等の液体や空気等の気体の流入が抑制される。これにより、ロータ7が回転しているときには、隙間部81、82から流体がほぼ排除されて、隙間部81、82が真空に近い状態である減圧状態に維持される。図13に示すように、全てのブレード93のXX方向に対する傾斜方向を同一としてもよい。これらのブレード93は、隙間部81、82の空気をXX方向における一方向に流して、隙間部81、82から排出する。
The air in the
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。
FIG. 11 shows a cross section of the movable seal mechanism. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. The
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。
The
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。
The
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。
In this configuration, the flow
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。
The magnetic
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。
According to this configuration, the
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。
Returning to FIG. 1, the operation of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
When one
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。
When one
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。
According to the
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、隙間部81、82に存在する流体、すなわち、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間に介在する流体を、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間から排出する流体排出手段としてのブレード93を備えている。
The
これによると、ロータ7と磁気回路部15を有する相対的移動体14A、14Bとの間から、流体排出手段であるブレード93により流体を排出することができる。したがって、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間に介在する流体を減少させて、流体を介したロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間における熱伝達を抑制することができる。このようにして、熱損失を低減することができる。
According to this, the fluid can be discharged from the relative moving
また、流体排出手段であるブレード93は、容器であるロータ7及び相対的移動体14A、14Bのうち、移動する方の構造体であるロータ7に機械的に接続するように設けられている。流体排出手段は、磁場変更手段である磁場変調装置14によるロータ7と相対的移動体14A、14Bとの相対的移動に伴い、ロータ7により駆動されてロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間から流体を排出する。
Further, the
これによると、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとが相対的に移動するときに流体排出手段を作動させて、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間から流体を排出することができる。したがって、作業室11内に熱勾配が発生するときに、流体を介したロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間における熱伝達を効率よく抑制することができる。
According to this, when the
また、流体排出手段は、移動する方の構造体であるロータ7の外表面7a、7bに突設されたブレード93である。これによると、移動する方の構造体に設けたブレード93という比較的簡単な構成により、流体排出手段を容易に構成することができる。
The fluid discharge means is a
また、MHP装置2は、図14に示すように、作業室11に設けられ、作業室11の両端部の間で熱媒体が往復動するXX方向において熱媒体を区画する区画部材94を備えるものとすることができる。図14は、ロータ7の1つの作業室11を構成する部位の周方向断面図である。区画部材94は、往復動する熱媒体に追随して移動する。区画部材94は、熱媒体よりも熱伝導率が小さい材料により形成される。区画部材94は、例えば、樹脂やエアロゲル等により形成することができる。区画部材94は、MCE素子12及びロータ7の作業室11に臨む内周壁面に摺接して、作業室11内の熱媒体を複数に区画する。区画部材94は、作業室11内の複数の熱媒体塊を、XX方向において相互に隔絶するように仕切る。
As shown in FIG. 14, the
これによると、作業室11内の温度勾配方向において、熱媒体よりも熱伝導率が小さい区画部材94で熱媒体を区画することができる。したがって、作業室11内における高温側から低温側への熱移動を抑制して、熱損失を低減することができる。また、区画部材94は往復動する熱媒体に追随して移動する。したがって、作業室11内における熱媒体の往復動を阻害することを抑止できる。
According to this, the heat medium can be partitioned by the
図14に示すように、MCE素子12は、作業物質内断熱層である断熱層12aを備えることができる。断熱層12aは、例えば、素子よりも熱伝導率が小さい樹脂やエアロゲル等により形成される。断熱層12aは、MCE素子12内における熱媒体往復動方向の熱移動を抑制する。断熱層12aは、MCE素子12内における温度勾配方向への熱移動を抑制することができる。なお、上述した区画部材は、流体排出手段であるブレード93を備えるMHP装置以外のMHP装置に適用しても有効である。また、上述した作業物質内断熱層は、流体排出手段であるブレード93を備えるMHP装置以外のMHP装置に適用しても有効である。
As shown in FIG. 14, the
また、MHP装置2は、図15に示すように、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に設けられた伝熱抑制層部材95及び放射抑制層部材96を備えるものとすることができる。図15は、装置の一部であるロータ7の外表面7bと相対的移動体14Bの外表面14B1とが対向する部分の断面図である。
Further, as shown in FIG. 15, the
伝熱抑制層部材95は、当該部材が外表面に設けられた構造体であるロータ7または相対的移動体14A、14Bを構成する部材よりも熱伝導率が小さい材料からなる。伝熱抑制層部材95は、樹脂材等をコーティング処理して形成される。伝熱抑制層部材95は、樹脂製の成形品や、内部に真空空間を形成した真空断熱材等であってもよい。
The heat transfer
また、放射抑制層部材96は、当該部材が外表面に設けられた構造体であるロータ7または相対的移動体14A、14Bを構成する部材よりも熱放射率が小さい材料からなる。放射抑制層部材96は、例えば、アルミニウムをコーティング処理または箔貼着処理して形成される。放射抑制層部材96は、例えば厚さ1.0mm以下の比較的薄い層でかまわない。
Further, the radiation
これによると、ロータ7または相対的移動体14A、14Bよりも熱伝導率が小さい材料からなる伝熱抑制層部材95により、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間における熱伝導が抑制される。したがって、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間における熱伝達を抑制して、熱損失を低減することができる。
According to this, heat conduction between the
また、これによると、ロータ7または相対的移動体14A、14Bよりも熱放射率が小さい材料からなる放射抑制層部材96により、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間における熱放射が抑制される。放射率が小さい材料は吸収率も小さいので、放射熱の吸収も抑制される。したがって、ロータ7と相対的移動体14A、14Bとの間における放射による熱移動を抑制して、熱損失を低減することができる。
Moreover, according to this, the radiation
図15に示すように、伝熱抑制層部材95及び放射抑制層部材96を併用する場合には、放射抑制層部材96は、伝熱抑制層部材95よりも外方に配置される。放射抑制層部材96は、最外方に配置される。伝熱抑制層部材95を用いる場合には、板部材38、39の外表面37a、38aでは、配設を省略できる。伝熱抑制層部材95及び放射抑制層部材96は、いずれか一方のみを採用することができる。
As shown in FIG. 15, when the heat transfer
伝熱抑制層部材95及び放射抑制層部材96の少なくともいずれかを採用する場合には、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に配設することができる。伝熱抑制層部材95及び放射抑制層部材96の少なくともいずれかは、容器外表面7a、7b及び移動体外表面14A1、14B1の全域に設けることが好ましい。伝熱抑制層部材95及び放射抑制層部材96は、相対的移動体14A、14Bが板部材37、38を備えていない装置にも適用できる。この場合には、周方向における永久磁石間の凹部の内表面も伝熱抑制層部材95、および/または放射抑制層部材96を設けることが好ましい。
When at least one of the heat transfer
なお、上述した伝熱抑制層部材、および/または放射抑制層部材は、流体排出手段であるブレード93を備えるMHP装置以外のMHP装置に適用しても有効である。
Note that the above-described heat transfer suppression layer member and / or radiation suppression layer member is also effective when applied to an MHP device other than an MHP device including a
また、MHP装置2は、作業室11に連通する熱媒体通路が形成されたヘッド部材を備えている。熱媒体通路は、ヘッド部材の内周面の内方に形成されている。そして、ヘッド部材の内周面に設けられ、ヘッド部材よりも熱伝導率が小さい材料からなるヘッド内周断熱層部材97aを備えることができる。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からなる構成が、フロント側のヘッド部材である。また、リアボディ26、およびリアエンドカバー27からなる構成が、リア側のヘッド部材である。これらのヘッド部材の内部に形成される連通室や連通溝等の熱媒体の通路が、作業室11に連通する熱媒体通路である。
Further, the
図16に装置の一部の断面図を示す。図16に示す部分では、ポンプボディ23がヘッド部材に相当し、連通室23aが熱媒体通路に相当する。内方が連通室23aとなるポンプボディ23の内周面23a1には、ヘッド内周断熱層部材97aが配設されている。ヘッド内周断熱層部材97aは、樹脂やエアロゲル等のヘッド部材よりも熱伝導率が小さい材料で形成されている。ヘッド内周断熱層部材97aは、内周面23a1の全域を覆うように配置されている。ヘッド内周断熱層部材97aは、内周面23a1の少なくとも一部を覆っている。ヘッド内周断熱層部材97aは、図示部分に限らず、ヘッド部材の熱媒体通路に臨む内周面のいずれにも設けることができる。
FIG. 16 shows a sectional view of a part of the apparatus. In the portion shown in FIG. 16, the
これによると、ヘッド部材よりも熱伝導率が小さい材料からなるヘッド内周断熱層部材97aにより、熱媒体とヘッド部材との間における熱伝達が抑制される。したがって、熱媒体とヘッド部材との間における熱移動を抑制して、熱損失を低減することができる。
According to this, heat transfer between the heat medium and the head member is suppressed by the head inner heat insulating
また、MHP装置2では、容器であるロータ7の内周壁面の内方に作業室11が形成されている。MHP装置2は、ロータ7の内周壁面7cに設けられ、ロータ7よりも熱伝導率が小さい材料からなる容器内周断熱層部材97bを備えることができる。図16に示すように、容器内周断熱層部材97bは、容器であるロータ7の作業室11に臨む内周壁面7cの全域を覆うように配設されている。容器内周断熱層部材97bは、樹脂やエアロゲル等のロータ7よりも熱伝導率が小さい材料で形成されている。容器内周断熱層部材97bは、内周壁面7cの少なくとも一部を覆っている。
Moreover, in the
これによると、ロータ7よりも熱伝導率が小さい材料からなる容器内周断熱層部材97bにより、熱媒体とロータ7との間における熱伝達が抑制される。したがって、熱媒体と容器であるロータ7との間における熱移動を抑制して、装置の熱損失を低減することができる。容器が回転移動しない構成である場合には、ヘッド内周断熱層部材97aと容器内周断熱層部材97bとを連続する層として形成することができる。
According to this, heat transfer between the heat medium and the
なお、上述したヘッド内周断熱層部材、および/または容器内周断熱層部材は、流体排出手段であるブレード93を備えるMHP装置以外のMHP装置に適用しても有効である。
Note that the above-described head inner peripheral heat insulating layer member and / or container inner peripheral heat insulating layer member are also effective when applied to an MHP device other than the MHP device including the
また、MHP装置2は、ヘッド部材の内部のうち、熱媒体通路を取り囲む部位の少なくとも一部に設けられた内部断熱層98を備えることができる。図17に装置の一部の断面図を示す。図17に示す部分では、ポンプボディ23がヘッド部材に相当し、連通室23aが熱媒体通路に相当する。内方が連通室23aとなるポンプボディ23の内周面23a1の近傍において、ポンプボディ23の内部に内部断熱層98が形成されている。内部断熱層98は、樹脂、エアロゲル、および空気層等からなり、ヘッド部材よりも熱伝導率が小さくなっている。内部断熱層98は、熱媒体通路を取り囲む全域に亘って配置されている。内部断熱層98は、熱媒体通路を取り囲む部位の少なくとも一部に配置される。内部断熱層98は、図示部分に限らず、ヘッド部材内の熱媒体通路の近傍のいずれにも設けることができる。
Further, the
これによると、内部断熱層98により、ヘッド部材の内部断熱層98よりも熱媒体通路側に位置する部位とヘッド部材の内部断熱層98よりも反熱媒体通路側に位置する部位との間の熱伝達が抑制される。したがって、両部位間の熱移動を抑制して、熱損失を低減することができる。内部断熱層98は、熱媒体通路を流れる熱媒体と磁気回路部との間のヘッド部材を介する熱移動や、熱媒体通路を流れる熱媒体と装置外部の空気との間のヘッド部材を介する熱移動等を抑制することができる。
According to this, due to the internal
なお、上述した内部断熱層は、流体排出手段であるブレード93を備えるMHP装置以外のMHP装置に適用しても有効である。
Note that the above-described internal heat insulating layer is also effective when applied to an MHP device other than the MHP device including the
また、MHP装置2は、ヘッド部材と相対的移動体14A、14Bとの間に設けられ、ヘッド部材と相対的移動体14A、14Bとの間の熱移動を抑制する熱移動抑制層部材99を備えることができる。図18に装置の一部の断面図を示す。図18に示す部分では、ポンプボディ23がヘッド部材に相当し、連通室23aが熱媒体通路に相当する。ポンプボディ23と相対的移動体14A、14Bとの間に、熱移動抑制層部材99が配設されている。熱移動抑制層部材99は、樹脂、エアロゲル等からなり、ヘッド部材および相対的移動体よりも熱伝導率が小さくなっている。熱移動抑制層部材99は、相対的移動体のヘッド部材側の端面の全域に設けられて、ヘッド部材と相対的移動体とに挟まれている。熱移動抑制層部材99は、ヘッド部材と相対的移動体との間の少なくとも一部に設けることができる。熱移動抑制層部材99は、図示部分に限らず、ヘッド部材と相対的移動体との間のいずれにも設けることができる。ヘッド部材と相対的移動体とが離間している場合には、熱移動抑制層部材99は、相対的移動体のヘッド部材側の端面、ヘッド部材の相対的移動体側の端面、および相対的移動体とヘッド部材との間の空間の少なくともいずれかに設けることができる。
In addition, the
これによると、熱移動抑制層部材99により、ヘッド部材と相対的移動体との間の熱移動を抑制して、熱損失を低減することができる。なお、上述した熱移動抑制層部材は、流体排出手段であるブレード93を備えるMHP装置以外のMHP装置に適用しても有効である。
According to this, the heat transfer
また、MHP装置2は、永久磁石33〜36に、作業室11の両端部の間で熱媒体が往復動するXX方向の熱抵抗を大きくする熱抵抗増大層100を設けることができる。図19に装置の一部の断面図を示す。図19では、永久磁石35と永久磁石36との間に容器であるロータ7が配置された部分を示している。永久磁石35、36内には、熱抵抗増大層100が設けられている。熱抵抗増大層100は、XX方向に直交する方向に拡がる層である。熱抵抗増大層100は、永久磁石35、36よりも熱伝導率が小さい樹脂、エアロゲル、空気層等により形成される。熱抵抗増大層100は複数設けられ、複数の熱抵抗増大層100がXX方向において等間隔に配設されている。熱抵抗増大層100は、図示部分に限らず、永久磁石33、34にも設けることができる。
Further, the
これによると、容器であるロータ7の近傍に配置されて温度勾配が発生し易い磁石において、磁石内の温度勾配方向における熱移動を熱抵抗増大層100により抑制することができる。したがって、装置の熱損室を低減することができる。なお、上述した熱抵抗増大層は、流体排出手段であるブレード93を備えるMHP装置以外のMHP装置に適用しても有効である。
According to this, in the magnet which is disposed in the vicinity of the
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。
Further, according to the present embodiment, the
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。
Further, according to the present embodiment, the change of the magnetic field applied to the
(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。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
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。相対的に移動する容器と相対的移動体とのうち、移動する方の構造体に流体排出手段としてのブレード93を設けることができる。
In the said embodiment, the structure which the container which is an element bed which has the working
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。 For example, the magnetic field changing means of the magnetic heat pump device includes a first magnet and a yoke arranged on one side of the container, and a first pole arranged so that a different pole faces the first magnet on the other side of the container. Two magnets and a yoke. And it may be provided with the drive means connected with the 1st magnet and the yoke, and the holding mechanism which holds the 2nd magnet and the yoke so that it may rotate following the 1st magnet and the yoke. .
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。 Here, the holding mechanism may be, for example, a bearing, a lubricating oil, or an air layer, and the second magnet and the yoke may be rotated following the first magnet and the yoke by the magnetic attractive force between the magnets. .
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。 Further, an external drive mechanism that drives the yoke to which the second magnet is attached from the outside may be provided, and the second magnet and the yoke may be rotated following the first magnet and the yoke. The drive source of the external drive mechanism may be a drive unit that rotates the yoke to which the first magnet is attached, or a drive unit that is different from the drive unit that rotates the yoke to which the first magnet is attached. It may be.
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。 Further, a container having a high temperature end and a container having a low temperature end may be respectively disposed on both sides of a pump that is a heat medium moving means. Moreover, the pump which is a heat medium moving means may be provided in the high temperature end side and low temperature end side of the container, respectively.
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20〜図22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。 Further, as described in the above embodiment, the container is disposed in the annular region so that the flow direction of the heat medium in the working chamber is parallel to the rotation axis. Is not to be done. For example, as shown in FIGS. 20 to 22, the container may be arranged in an annular region so that the direction in which the heat medium flows is perpendicular to the rotation axis.
図20は、磁気ヒートポンプ装置の一例の断面図である。また、図21は、図20に示されるロータの平面図、図22は、図20のXXII−XXII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21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。
FIG. 20 is a cross-sectional view of an example of a magnetic heat pump device. 21 is a plan view of the rotor shown in FIG. 20, and FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line XXII-XXII in FIG. In this example, the two
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。
On the side farther from the
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22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。
In a space between the
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。
Also in this example, when the
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。
In this example, the configuration including the
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21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。
The
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。
In the pair of
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。
The
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。
The
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。
In the pair of
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。
The
MHP装置202では、相対的移動体214A、214Bの容器207側の外表面214A1、214B1の少なくともいずれかに、流体排出手段としてのブレード293が設けられている。ブレード293は、相対的移動をする際に移動する方の構造体となる相対的移動体214A、214Bの外表面214A1、214B1に突設されている。ブレード293は、外表面214A1、214B1から相対的移動体214A、214Bの回転軸方向に立設した立設壁部である。図21に一例を示すように、ブレード293は、相対的移動体214A、214Bの径方向から若干傾斜した方向に延びる立設壁部である。ブレード293は、相対的移動体214A、214Bに接続している。ブレード293は、相対的移動体214A、214Bに対して一体的に形成されている。ブレード293は、所謂ファンブレードである。ブレード293は、隙間部281、282から空気等の流体を排出する流体排出手段である。
In the
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。
Moreover, in the said embodiment, the
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。また、例えば、非磁性材からなる板部材37、38を有さずに、外表面が凸凹した相対的移動体であってもかまわない。
Moreover, in the said embodiment, although the clearance gap size of the
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。
Moreover, in the said embodiment, although each outer surface which faces the
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。また、容器と相対的移動体と相対的な移動は、容器外表面に沿った方向への移動に限定されず、容器と相対的移動体とが、容器外表面に交差する方向に相対的移動するものであってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the container in which the working chamber was formed, and the relative moving body which has a magnetic circuit part were rotated relatively, it is not limited to this. For example, the container and the relative moving body may be relatively linearly moved. The relative movement between the container and the relative moving body is not limited to the movement in the direction along the outer surface of the container, and the relative movement between the container and the relative moving body in the direction intersecting the outer surface of the container. You may do.
上述した各種の磁気ヒートポンプ装置に、本発明を適用して有効である。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が相対的移動する各種の磁気ヒートポンプ装置において、移動する方の構造体の外表面に流体排出手段としてのブレードを設けることができる。 The present invention is effective when applied to the various magnetic heat pump devices described above. In various magnetic heat pump devices in which a container in which a working chamber is formed and a relative moving body having a magnetic circuit portion move relatively, a blade as a fluid discharge means may be provided on the outer surface of the moving structure. it can.
また、流体排出手段は、移動する方の構造体の外表面に設けたブレードに限定されるものではない。移動する方の構造体に機械的に接続した流体排出手段として、例えば、回転移動するロータの軸線方向に端面に、ファンブレードを設けてもかまわない。また、移動する方の構造体に機械的に接続し、構造体の移動に伴い移動する構造体から駆動力を得て駆動されるポンプ手段等を採用することもできる。また、流体排出手段としてのブレードは、容器と相対的移動体とのうち、移動しない固定側に設けることもできる。 Further, the fluid discharging means is not limited to the blade provided on the outer surface of the moving structure. As the fluid discharging means mechanically connected to the moving structure, for example, fan blades may be provided on the end face in the axial direction of the rotating rotor. Further, it is also possible to employ a pump means or the like that is mechanically connected to the moving structure and is driven by obtaining a driving force from the moving structure as the structure moves. Further, the blade as the fluid discharge means can be provided on the stationary side that does not move between the container and the relative moving body.
また、流体排出手段として、例えば、容器および相対的移動体のいずれとも別体のポンプ手段等を採用することも可能である。このような流体排出手段によれば、容器と相対的移動体とを相対移動させる前に、容器と相対的移動体との間から空気等の流体を排出して、容器と相対的移動体との間を減圧状態にすることができる。 Further, as the fluid discharge means, for example, a pump means or the like separate from both the container and the relative moving body can be adopted. According to such a fluid discharge means, before moving the container and the relative moving body relative to each other, the fluid such as air is discharged from between the container and the relative moving body, Can be in a reduced pressure state.
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。
Further, in the above embodiment, the heat transport medium is supplied to the
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。
In the above embodiment, one
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。
Moreover, in the said embodiment, this invention was applied to the vehicle air conditioner. Instead of this, the present invention may be applied to a residential air conditioner. Moreover, you may utilize as a hot-water supply apparatus which heats water. In the above-described embodiment, the
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)
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
15 磁気回路部
33、34、35、36 永久磁石(磁石)
93 ブレード(流体排出手段)
DESCRIPTION OF
7 Rotor (container)
11
14 Magnetic field modulation device (magnetic field changing means)
14A, 14B
93 Blade (fluid discharge means)
Claims (18)
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
前記流体排出手段は、
前記容器および前記相対的移動体のうち移動する方の構造体に機械的に接続するように設けられ、
前記磁場変更手段による前記容器と前記相対的移動体との相対的移動に伴い、前記移動する方の構造体から駆動力を得て駆動し、前記容器と前記相対的移動体との間から前記流体を排出することを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
A fluid interposed between the relative moving body and the container, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the relative moving body and the container,
The fluid discharge means includes
Provided to mechanically connect to the moving structure of the container and the relative moving body,
Along with the relative movement of the container and the relative moving body by the magnetic field changing means, the driving force is obtained from the moving structure, and the driving is performed between the container and the relative moving body. A magnetic heat pump device for discharging a fluid .
前記作業室に設けられ、前記熱媒体が前記往復動する方向において区画するとともに、前記往復動する前記熱媒体に追随して移動する区画部材(94)と、を備え、
前記区画部材は、前記熱媒体よりも熱伝導率が小さい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。 A heat medium moving means (16) for reciprocating the heat medium so as to flow along the magnetic working material between both ends of the working chamber;
A partition member (94) provided in the working chamber and partitioning in the reciprocating direction of the heat medium and moving following the reciprocating heat medium;
The magnetic heat pump device according to claim 1 , wherein the partition member has a thermal conductivity smaller than that of the heat medium.
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
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、
前記作業室に設けられ、前記熱媒体が前記往復動する方向において区画するとともに、前記往復動する前記熱媒体に追随して移動する区画部材(94)と、を備え、
前記区画部材は、前記熱媒体よりも熱伝導率が小さいことを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
Fluid interposed between the relative moving body and the container, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the relative moving body and the container,
A heat medium moving means (16) for reciprocating the heat medium so as to flow along the magnetic working material between both ends of the working chamber;
A partition member (94) provided in the working chamber and partitioning in the reciprocating direction of the heat medium and moving following the reciprocating heat medium;
The magnetic heat pump device , wherein the partition member has a thermal conductivity smaller than that of the heat medium .
前記磁気作業物質に、前記往復動の方向の熱移動を抑制する作業物質内断熱層(12a)を設けたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の磁気ヒートポンプ装置。 A heating medium moving means (16) for reciprocating the heating medium so as to flow along the magnetic working material between both ends of the working chamber;
Said magnetic working material, the magnetic heat pump according to claims 1, wherein the providing the heat transfer suppressing working medium in the heat insulating layer in the direction of reciprocation (12a) to any one of claims 4 apparatus.
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
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)を備え、
前記磁気作業物質に、前記往復動の方向の熱移動を抑制する作業物質内断熱層(12a)を設けたことを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
A fluid interposed between the relative moving body and the container, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the relative moving body and the container,
A heating medium moving means (16) for reciprocating the heating medium so as to flow along the magnetic working material between both ends of the working chamber;
A magnetic heat pump device , wherein the magnetic working material is provided with a heat insulating layer (12a) in the working material that suppresses heat transfer in the reciprocating direction .
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
前記容器の外表面および前記相対的移動体の外表面の少なくともいずれかに設けられた部材であって、当該部材が外表面に設けられた前記容器または前記相対的移動体よりも熱放射率が小さい材料からなる放射抑制層部材(96)を備えることを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
A fluid interposed between the relative moving body and the container, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the relative moving body and the container,
A member provided on at least one of the outer surface of the container and the outer surface of the relative moving body, wherein the member has a thermal emissivity higher than that of the container or the relative moving body provided on the outer surface. A magnetic heat pump device comprising a radiation suppressing layer member (96) made of a small material .
前記内周面に設けられ、前記ヘッド部材よりも熱伝導率が小さい材料からなるヘッド内周断熱層部材(97a)と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1つに記載の磁気ヒートポンプ装置。 A head member (23) having a heat medium passage (23a) communicating with the working chamber formed inward of the inner peripheral surface (23a1);
Provided on the inner peripheral surface, any one of claims 1 to claim 8, characterized in that it comprises a head inner circumferential heat insulating layer member (97a) thermal conductivity made of less material than the head member 1 The magnetic heat pump device described in 1.
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
前記作業室に連通する熱媒体通路(23a)が内周面(23a1)の内方に形成されたヘッド部材(23)と、
前記内周面に設けられ、前記ヘッド部材よりも熱伝導率が小さい材料からなるヘッド内周断熱層部材(97a)と、を備えることを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
A fluid interposed between the relative moving body and the container, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the relative moving body and the container,
A head member (23) having a heat medium passage (23a) communicating with the working chamber formed inward of the inner peripheral surface (23a1);
A magnetic heat pump device comprising: a head inner peripheral heat insulating layer member (97a) provided on the inner peripheral surface and made of a material having a lower thermal conductivity than the head member .
前記ヘッド部材の内部のうち、前記熱媒体通路を取り囲む部位の少なくとも一部に設けられた内部断熱層(98)と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1つに記載の磁気ヒートポンプ装置。 A head member (23) having a heat medium passage (23a) communicating with the working chamber;
The internal heat insulating layer (98) provided in at least one part of the site | part surrounding the said heat-medium channel | path among the insides of the said head member, The any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. The magnetic heat pump device according to 1.
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
前記作業室に連通する熱媒体通路(23a)が形成されたヘッド部材(23)と、
前記ヘッド部材の内部のうち、前記熱媒体通路を取り囲む部位の少なくとも一部に設けられた内部断熱層(98)と、を備えることを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
A fluid interposed between the relative moving body and the container, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the relative moving body and the container,
A head member (23) having a heat medium passage (23a) communicating with the working chamber;
A magnetic heat pump device comprising: an internal heat insulating layer (98) provided in at least a part of a portion surrounding the heat medium passage in the inside of the head member .
前記ヘッド部材と前記相対的移動体との間に設けられ、前記ヘッド部材と前記相対的移動体との間の熱移動を抑制する熱移動抑制層部材(99)と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1つに記載の磁気ヒートポンプ装置。 A head member (23) having a heat medium passage (23a) communicating with the working chamber;
A heat transfer suppression layer member (99) provided between the head member and the relative moving body and suppressing heat transfer between the head member and the relative moving body. The magnetic heat pump device according to any one of claims 1 to 12 .
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
前記作業室に連通する熱媒体通路(23a)が形成されたヘッド部材(23)と、
前記ヘッド部材と前記相対的移動体との間に設けられ、前記ヘッド部材と前記相対的移動体との間の熱移動を抑制する熱移動抑制層部材(99)と、を備えることを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
A fluid interposed between the relative moving body and the container, Bei give a, a fluid discharge means (93) for discharging from between the relative moving body and the container,
A head member (23) having a heat medium passage (23a) communicating with the working chamber;
A heat transfer suppression layer member (99) provided between the head member and the relative moving body and suppressing heat transfer between the head member and the relative moving body. Magnetic heat pump device.
前記磁石に、前記往復動の方向の熱抵抗を大きくする熱抵抗増大層(100)を設けたことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1つに記載の磁気ヒートポンプ装置。 A heating medium moving means (16) for reciprocating the heating medium so as to flow along the magnetic working material between both ends of the working chamber;
The magnetic heat pump device according to any one of claims 1 to 14 , wherein the magnet is provided with a thermal resistance increasing layer (100) for increasing a thermal resistance in the reciprocating direction.
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、
前記容器と前記相対的移動体との間に介在する流体を、前記容器と前記相対的移動体との間から排出する流体排出手段(93)と、を備え、
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)を備え、
前記磁石に、前記往復動の方向の熱抵抗を大きくする熱抵抗増大層(100)を設けたことを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。 A container (7) in which a working chamber (11) in which a magnetic working substance (12) having a magnetocaloric effect is arranged and a heat medium flows is formed;
A relative moving body (14A, 14B) having a magnetic circuit section (15) for allowing magnetic flux generated by the magnets (33-36) to pass therethrough and being movable relative to the container;
Magnetic field changing means (14) for changing the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic working substance by relatively moving the container and the relative moving body;
Fluid discharging means (93) for discharging the fluid interposed between the container and the relative moving body from between the container and the relative moving body,
A heating medium moving means (16) for reciprocating the heating medium so as to flow along the magnetic working material between both ends of the working chamber;
A magnetic heat pump device , wherein the magnet is provided with a thermal resistance increasing layer (100) for increasing the thermal resistance in the reciprocating direction .
前記内周壁面に設けられ、前記容器よりも熱伝導率が小さい材料からなる容器内周断熱層部材(97b)を備えることを特徴とする請求項1から請求項17のいずれか1つに記載の磁気ヒートポンプ装置。 The working chamber is formed inside the inner peripheral wall surface (7c) of the container,
18. The container inner peripheral heat insulating layer member (97 b) provided on the inner peripheral wall surface and made of a material having a lower thermal conductivity than the container is provided with any one of claims 1 to 17. Magnetic heat pump device.
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