DE102012207694A1

DE102012207694A1 - Magnetische Wärmepumpenvorrichtung

Info

Publication number: DE102012207694A1
Application number: DE102012207694A
Authority: DE
Inventors: Naoki Watanabe; Tsuyoshi Morimoto; Shinichi Yatsuzuka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-11-22
Also published as: US20120291453A1; US8875522B2; FR2975476B1; JP2012241943A; FR2975476A1; JP5556739B2; CN102788444A; CN102788444B

Abstract

Eine magnetische Wärmepumpenvorrichtung umfasst: einen Behälter (31), der einen Arbeitsraum (311) definiert, ein magnetisches Arbeitselement (30), das in dem Arbeitsraum angeordnet ist, einen Magnetfeldanleger (32), welcher abwechselnd ein Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement anlegt und das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement entfernt, in einer Magnetfeldrichtung, und eine Transporteinrichtung (34), die das Wärmeträgermedium transportiert, um in einer Hin- und Herbewegungsrichtung hin- und herzugehen. Die Magnetfeldrichtung und die Hin- und Herbewegungsrichtung kreuzen sich miteinander. Das magnetische Arbeitselement ist eines von einer Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen. Jedes von der Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen weist eine Säulenform auf, die sich in der Magnetfeldrichtung erstreckt.

Description

Die vorliegende Offenbarung bzw. Erfindung betrifft eine magnetische Wärmepumpenvorrichtung.
Die JP-B2-3967572 ( US 2004/0194855 ) beschreibt eine magnetische Wärmepumpenvorrichtung, welche eine magnetokalorische Wirkung einer magnetischen Arbeitssubstanz nutzt. Die magnetische Arbeitssubstanz ist in kleinste Kugelformen geformt und ist in einen Arbeitsraum eingefüllt. Ein magnetisches Feld wird abwechselnd an die magnetische Arbeitssubstanz angelegt oder von der magnetischen Arbeitssubstanz entfernt. Ein Wärmeträgermedium ist bereitgestellt, um in dem Arbeitsraum hin- und herzugehen, wobei eine Synchronisierung mit der Anlegung und der Entfernung des magnetischen Felds gegeben ist, so dass die magnetische Wärmepumpenvorrichtung einen Wärmetransport erzielt. Ein spezieller Oberflächenbereich der magnetischen Arbeitssubstanz wird aufgrund der kleinsten kreisförmigen Form erhöht, und ein Wärmeaustausch wird zwischen der magnetischen Arbeitssubstanz und dem Wärmeträgermedium erleichtert.
Der magnetische Widerstand wird jedoch groß, wenn das magnetische Feld an die magnetische Arbeitssubstanz angelegt wird, weil die magnetische Arbeitssubstanz den feinen, kugelförmigen Zustand aufweist. Die Menge von Wärme, welche abgestrahlt oder absorbiert wird, ist des Weiteren nicht ausreichend erhöht, wenn das magnetische Feld angelegt wird an oder entfernt wird von der magnetischen Arbeitssubstanz.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine magnetische Wärmepumpenvorrichtung bereitzustellen, welche eine hohe Effizienz aufweist.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine magnetische Wärmepumpenvorrichtung einen Behälter, ein magnetisches Arbeitselement, einen Magnetfeldanleger, eine Transporteinrichtung, einen Wärmeabstrahlabschnitt und einen Wärmeabsorptionsabschnitt. Der Behälter definiert einen Arbeitsraum, und ein Wärmeträgermedium bewegt sich zwischen einem ersten Endteil und einem zweiten Endteil des Arbeitsraums in einer Hin- und Herbewegungsrichtung hin und her. Das magnetische Arbeitselement ist aus einer magnetischen Arbeitssubstanz hergestellt, welche eine magnetokalorische Wirkung aufweist, und ist in dem Arbeitsraum angeordnet und zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil positioniert. Der Magnetfeldanleger legt abwechselnd ein Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement an und entfernt das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement in einer Magnetfeldrichtung, welche sich mit der Hin- und Herbewegungsrichtung kreuzt. Die Transporteinrichtung transportiert das Wärmeträgermedium in Synchronisation mit dem Anlegen und dem Entfernen des Magnetfelds. Der Wärmeabstrahlabschnitt strahlt Wärme von dem Wärmeträgermedium, das benachbart zu dem ersten Endteil positioniert ist, nach außen ab. Der Wärmeabsorptionsabschnitt absorbiert äußere Wärme in das Wärmeträgermedium, das angrenzend zu dem zweiten Endteil angeordnet ist. Das magnetische Arbeitselement ist eines von einer Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen, die in dem Arbeitsraum angeordnet sind, und jedes von der Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen weist eine Säulenform auf, die sich in der Magnetfeldrichtung erstreckt.
Die magnetische Wärmepumpenvorrichtung weist demgemäß eine hohe Effizienz auf.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offenbar werden, welche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt. In den Zeichnungen:
1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Klimaanlage darstellt, die eine magnetische Wärmepumpenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst;
2 ist eine axiale Querschnittsansicht, welche die magnetische Wärmepumpenvorrichtung darstellt;
3 ist eine radiale Querschnittsansicht, welche die magnetische Wärmepumpenvorrichtung darstellt;
4 ist eine radiale Querschnittsansicht, welche einen Arbeitsraum darstellt, der durch einen Behälter der magnetischen Wärmepumpenvorrichtung definiert ist;
5 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie V-V der 4;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen Abstandhalter darstellt, der zwischen magnetischen Arbeitselementen der magnetischen Wärmepumpenvorrichtung angeordnet ist;
7A, 7B, 7C und 7D sind schematische Ansichten, welche eine Herstellungsmethode einer Linieneinheit des magnetischen Arbeitselements darstellen;
8 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Linieneinheit des magnetischen Arbeitselements gemäß einem Modifikationsbeispiel darstellt;
9 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Linieneinheit des magnetischen Arbeitselements gemäß einem Modifikationsbeispiel darstellt;
10 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Linieneinheit des magnetischen Arbeitselements gemäß einem Modifikationsbeispiel darstellt;
11 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Linieneinheit des magnetischen Arbeitselements gemäß einem Modifikationsbeispiel darstellt; und
12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche eine Nut darstellt, in welche das magnetische Arbeitselement eingepasst bzw. befestigt wird.
Ausführungsform
Ein magnetisches Kältesystem bzw. Kühlsystem 2 ist an eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug angewendet und entspricht der magnetischen Wärmepumpenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Das magnetische Kühlsystem 2 weist ein magnetisches Kühlaggregat 3 auf. Die 2 ist eine Querschnittsansicht des magnetischen Kühlaggregats 3, welche entlang einer Linie II-II der 3 genommen ist.
Die Klimaanlage 1 führt eine Klimatisierung für eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs aus. Die Klimaanlage 1 ist an dem Fahrzeug montiert, welches eine Fortbewegungskraft von einem Verbrennungsmotor erhält.
Wie es in der 1 gezeigt ist, ist das magnetische Kühlsystem 2 in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet. Eine Innenklimatisierungseinheit 10 der Klimaanlage 1 ist in der Fahrgastzelle angeordnet. Die Klimaanlage 1 weist eine Klimaanlagensteuereinheit 100 auf.
Das magnetische Kühlsystem 2 weist einen Kältemittelkreislauf 4, 5 auf, welcher gesteuert wird, um zwischen einem Kühlmodus, einem Heizmodus und einem Entfeuchtungsmodus geschaltet zu werden. Die Fahrgastzelle wird geheizt, wenn der Heizmodus eingestellt ist, und wird gekühlt, wenn der Kühlmodus eingestellt ist. Im Entfeuchtungsmodus wird die Fahrgastzelle entfeuchtet, während ein Heizbetrieb ausgeführt wird. Die Klimaanlage 1 kühlt, heizt oder entfeuchtet die Fahrgastzelle.
Das magnetische Kühlsystem 2 ist ein System vom Typ aktives, magnetisches Kühlaggregat (AMR, engl.: active magnetic refrigerator), welches kalte Energie und heiße Energie in einem magnetischen Arbeitselement 30 speichert, das aus einer magnetischen Arbeitssubstanz hergestellt ist, wenn die kalte Energie und die heiße Energie durch die magnetokalorische Wirkung der magnetischen Arbeitssubstanz erzeugt werden. Das magnetische Kühlsystem 2 weist das magnetische Kühlaggregat 3, den ersten (Hochtemperatur-)Kältemittelkreislauf 4 und den zweiten (Niedrigtemperatur-)Kältemittelkreislauf 5 auf. Das magnetische Kühlaggregat 3 erzeugt die kalte Energie und die heiße Energie aufgrund der magnetokalorischen Wirkung.
Ein Wärmeträgermedium zirkuliert in dem Hochtemperatur-Kältemittelkreislauf 4 von dem magnetischen Kühlaggregat 3 zu einem ersten (Heiz-)Wärmetauscher 13 entsprechend einem Wärmeabstrahlabschnitt, wenn eine Temperatur des Wärmeträgermediums durch die heiße Energie angehoben wird, die durch das magnetische Kühlaggregat 3 erzeugt wird. Das Wärmeträgermedium ist zum Beispiel eine Flüssigkeit wie Wasser, das eine Frostschutzlösung enthält, und kann als ein Kältemittel bezeichnet werden.
Das Wärmeträgermedium zirkuliert in dem Niedrigtemperatur-Kältemittelkreislauf 5 von dem magnetischen Kühlaggregat 3 zu einem zweiten (Kühl-)Wärmetauscher 12 entsprechend einem Wärmeabsorptionsabschnitt, wenn eine Temperatur des Wärmeträgermediums durch die kalte Energie abgesenkt wird, welche durch das magnetische Kühlaggregat 3 erzeugt wird.
Das magnetische Kühlaggregat 3 weist einen Wärmeaustauschbehälter 31, einen Magnetfeldanleger 32, eine Kältemittelpumpe 34 und einen elektrischen Motor 35 auf. Der Wärmeaustauschbehälter 31 definiert einen Arbeitsraum 311, welcher das magnetische Arbeitselement 30 aufnimmt, und ein Kältemittel entsprechend zu einem Wärmeträgermedium strömt durch den Arbeitsraum 311.
Der Magnetfeldanleger 32 legt ein Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement 30 an und entfernt das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement 30. Die Kaltemittelpumpe 34 pumpt das Kältemittel des Wärmeaustauschbehälters 31, um zu strömen, und entspricht einer Transporteinrichtung, welche das Kältemittel transportiert. Der elektrische Motor 35 ist eine Antriebsquelle, welche das magnetische Kühlaggregat 3 antreibt.
Wie es in der 2 gezeigt ist, weist der Wärmeaustauschbehälter 31 einen Hochtemperaturteil 31a und einen Niedrigtemperaturteil 31b auf. Aufgrund der magnetokalorischen Wirkung wird heiße Energie in dem Hochtemperaturteil 31a erzeugt, und kalte Energie wird in dem Niedrigtemperaturteil 31b erzeugt. Der Hochtemperaturteil 31a und der Niedrigtemperaturteil 31b sind entlang der gleichen Achse durch die Kältemittelpumpe 34 angeordnet.
Der Hochtemperaturbehälter 31a, der Niedrigtemperaturbehälter 31b und die Kältemittelpumpe 34 sind in dem Gehäuse 31 des magnetischen Kühlaggregats 3 integriert und aufgenommen.
Der Hochtemperaturbehälter 31a und der Niedrigtemperaturbehälter 31b sind durch einen Behälter von der Art eines hohlen Zylinders aufgebaut. Der Behälter 31a, 31b weist den Arbeitsraum 311 auf, der sich entlang einer umfänglichen Wand des Behälters 31a, 31b erstreckt. Der Arbeitsraum 311 nimmt das magnetische Arbeitselement 30 auf, und Kältemittel strömt in den Arbeitsraum 311. Wie es in der 3 gezeigt ist, sind mehrere solche als zwölf Arbeitsräume 311 in der umfänglichen Richtung bei einem gleichen Abstand in den jeweiligen Behältern 31a, 31b definiert.
Wie es in der 2 gezeigt ist, ist ein Kältemittelanschluss 312 an einer Endoberfläche des Hochtemperaturbehälters 31a gegenüberliegend von der Kältemittelpumpe 34 definiert, und ein Kältemittelanschluss 313 ist an einer Endoberfläche des Niedrigtemperaturbehälters 31b gegenüberliegend von der Kältemittelpumpe 34 definiert. Kältemittel strömt durch die Kältemittelanschlüsse 312, 313 ein in oder heraus von dem Behälter 31a, 31b.
Der Wärmeaustauschbehälter 31 weist einen ersten Endabschnitt 311a und einen zweiten Endabschnitt 311b in einer Achsenrichtung XX (links und rechts) von dem Arbeitsraum 311 auf. Der Arbeitsraum 311 steht mit dem Kältemittelanschluss 312 durch den ersten Endabschnitt 311a in Kommunikation, und der Arbeitsraum 311 steht mit dem Kältemittelanschluss 313 durch den zweiten Endabschnitt 311b in Kommunikation.
In der 2 sind zwei Kältemittelanschlüsse 312 benachbart zu dem Hochtemperaturbehälter 31a dargestellt. Zum Beispiel steht einer der Anschlüsse 312 mit dem oberen Arbeitsraum 311 in Kommunikation, und der andere der Anschlüsse 312 steht mit dem unteren Arbeitsraum 311 in Kommunikation.
Der jeweilige Kältemittelanschluss 312 weist einen Einlass 312a auf, welcher Kältemittel nach innen ansaugt, und einen Auslass 312b, welcher das Kältemittel nach außen auslässt. Ein Saugventil 312c ist an dem Einlass 312a angeordnet und wird geöffnet, wenn Kältemittel nach innen gesaugt wird. Ein Auslassventil 312d ist an dem Auslass 312b angeordnet und wird geöffnet, wenn Kältemittel nach außen ausgelassen wird.
In der 2 sind zwei Kältemittelanschlüsse 313 angrenzend zu dem Niedrigtemperaturbehälter 31b dargestellt. Zum Beispiel steht einer der Anschlüsse 313 mit dem oberen Arbeitsraum 311 in Kommunikation, und der andere der Anschlüsse 313 steht mit dem unteren Arbeitsraum 311 in Kommunikation.
Der jeweilige Kältemittelanschluss 313 weist einen Einlass 113a, welcher Kältemittel nach innen saugt, und einen Auslass 313b, welcher Kältemittel nach außen auslässt, auf. Ein Saugventil 313c ist an dem Einlass 313a angeordnet, und ein Auslassventil 313d ist an dem Auslass 313b angeordnet.
Ein Kommunikationsanschluss 314 ist an einer Endoberfläche des Hochtemperaturbehälters 31a gegenüberliegend zu der Kältemittelpumpe 34 definiert, und ein Kommunikationsanschluss 315 ist an einer Endoberfläche des Niedrigtemperaturbehälters 31b gegenüberliegend zu der Kältemittelpumpe 34 definiert. Eine Mehrzahl der Kommunikationsanschlüsse 314, 315 ist entsprechend zu den Kältemittelanschlüssen 312 und den Kältemittelanschlüssen 313 definiert.
Wie es in der 3 gezeigt ist, sind eine Drehwelle 321a, 321b, ein Rotor 322a, 322b und ein Permanentmagnet 323a, 323b in dem Behälter 31a, 31b angeordnet und entsprechen dem Magnetfeldanleger 32. Der Rotor 322a, 322b ist an der Drehwelle 321a, 321b befestigt. Der Permanentmagnet 323a, 323b ist in der äußeren umfänglichen Oberfläche des Rotors 322a, 322b eingebettet.
Die Drehwelle 321a, 321b wird drehbar durch eine Lagerung, die an Endabschnitten von dem Behälter 31a, 31b in der Achsenrichtung XX definiert ist, gelagert.
Die Drehwelle 321a des Hochtemperaturbehälters 31a und die Drehwelle 321b des Niedrigtemperaturbehälters 31b sind integral in einer Antriebswelle 341 der Kältemittelpümpe 34 vereinigt.
In der 2 weist die Drehwelle 321b ein linkes Ende gegenüberliegend von der Kältemittelpumpe 34 auf, und das linke Ende erstreckt sich von dem Niedrigtemperaturbehälter 31b nach außen. Der elektrische Motor 35 ist mit dem linken Ende der Drehwelle 321b verbunden und dreht die Drehwellen 321a, 321b und die Antriebswelle 341.
In der 3 ist der Rotor 322a, 322b an der Drehwelle 321a, 321b befestigt und ist durch einen vorherbestimmten Raum von einer inneren umfänglichen Oberfläche des Behälters 31a, 31b in einem Zustand drehbar, in welchem der Permanentmagnet 323a, 323b an der äußeren umfänglichen Oberfläche des Rotors 322a, 322b befestigt ist.
Wie es in der 3 gezeigt ist, ist der Permanentmagnet 323a, 323b in zwei Teilen in der umfänglichen Richtung positioniert und nähert sich periodisch dem jeweiligen Arbeitsraum 311 des Behälters 31a, 31b entsprechend der Drehung der Drehwelle 321a, 321b an. Jeder Bereich der zwei Teile ist in etwa entsprechend zu 1/4 des äußeren umfänglichen Oberflächenbereichs des Rotors 322a, 322b.
Der Rotor 322a, 322b weist zwei Nutabschnitte auf, welche zwischen den zwei Teilen in der umfänglichen Richtung positioniert sind. Der Nutabschnitt ist von der äußeren umfänglichen Oberfläche ausgenommen und erstreckt sich in der Achsenrichtung XX. Das heißt, der Nutabschnitt ist an der äußeren umfänglichen Oberfläche des Rotors 322a, 322b positioniert, welcher nicht den Permanentmagneten 323a, 323b aufweist.
Der Behälter 31a, 31b und der Rotor 322a, 322b funktionieren als eine Traverse (engl.: yoke). In Übereinstimmung mit der Drehung der Drehwelle 321a, 321b wird wechselweise ein magnetisches Feld, das durch den Permanentmagneten 323a, 323b erzeugt wird, angelegt an und entfernt von dem magnetischen Arbeitselement 30. Das magnetische Feld wird an das Element 30 in einer Magnetfeldrichtung angelegt, welche einer radialen Richtung des Behälters 31a, 31b entspricht.
Ein Halteelement 33, welches aus einem nichtmagnetischen Material, wie zum Beispiel einem Harz bzw. Kunstharz, hergestellt ist, ist angeordnet, um den Arbeitsraum 311 zu umgeben. Die Positionierung des Arbeitsraums 311 in dem Behälter 31a, 31b wird durch das Halteelement 33 festgelegt.
Die Kältemittelpumpe 34 ist eine Kältemitteltransporteinrichtung, welche das Kältemittel dazu bringt, sich zwischen dem Hochtemperaturanschluss 312 und dem Niedrigtemperaturanschluss 313 in dem Behälter 31 hin- und herzubewegen. Die Kältemittelpumpe 34 ist zum Beispiel aus einer Radialkolbenpumpe hergestellt, in welcher mehrere Kolben 343 in der umfänglichen Richtung angeordnet sind, wie es in der 2 gezeigt ist. Ein Steuernocken 342 ist an der Antriebswelle 341 befestigt und bewegt sich in der radialen Richtung. Die Anzahl der Kolben 343 ist gleich eingestellt wie die Anzahl der Arbeitsräume 311.
Wie es in der 2 gezeigt ist, weist die Kältemittelpumpe 34 ein Gehäuse 340 und eine Zylinderbohrung 344 außer dem Kolben 343, der Antriebswelle 341 und dem Steuernocken 342 auf. Die Antriebswelle 341 ist drehbar in dem Gehäuse 340 gelagert. Der Steuernocken 342 ist an der Antriebswelle 341 befestigt und dreht sich integral mit der Antriebswelle 341. Der Kolben 343 geht in der Zylinderbohrung 344, die sich in der radialen Richtung erstreckt, in Übereinstimmung mit der Drehung des Steuernockens 342 hin und her. Der Kolben 343 kann als ein Nockenfolger bezeichnet werden. Die Antriebswelle 341 ist drehbar durch eine Lagerung gelagert, welche an Endabschnitten des Gehäuses 340 in der Achsenrichtung XX definiert ist.
Die Form des Steuernockens 342 wird basierend auf der Anzahl der Permanentmagnete 323, welche an der Drehwelle 321 befestigt sind, bestimmt. Zum Beispiel wird in einem Fall, in welchem die Anzahl der Permanentmagnete 323 zwei ist, die Form des Steuernockens 342 in einer Art und Weise festgelegt, dass die Drehwelle 321a, 321b eine Drehung macht, während der Kolben 343 zwei Mal hin- und zurückgeht.
Der Kommunikationsanschluss 314 des Hochtemperaturbehälters 31a und der Kommunikationsanschluss 315 des Niedrigtemperaturbehälters 31b stehen mit der Zylinderbohrung 344 in Kommunikation. Ein Wärmeaustausch wird daher zwischen dem Kältemittel des Hochtemperaturbehälters 31a und dem Kältemittel des Niedrigtemperaturbehälters 31b in dem gleichen Raum möglich, der durch die Zylinderbohrung 344 aufgebaut ist.
Die Kältemittelpumpe 34 saugt Kältemittel an oder lässt Kältemittel aus im Verhältnis zu dem Arbeitsraum 311 in Synchronisation mit der Anlegung oder Entfernung des Magnetfelds.
Zum Beispiel lässt die Kältemittelpumpe 34 Kältemittel von der Zylinderbohrung 344 aus, welche mit dem Arbeitsraum 311 des Behälters 31a und dem Arbeitsraum 311 des Behälters 31b in Kommunikation steht, wenn das Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement 30 des Hochtemperaturbehälters 31a angelegt wird und wenn das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement 30 des Niedrigtemperaturbehälters 31b entfernt wird.
Wenn das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement 30 des Hochtemperaturbehälters 31a entfernt wird und wenn das Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement 30 des Niedrigtemperaturbehälters 31b angelegt wird, saugt die Kältemittelpumpe 34 Kältemittel in die Zylinderbohrung 344 an, welche mit dem Arbeitsraum 311 des Behälters 31a und dem Arbeitsraum 311 des Behälters 31b in Kommunikation steht.
Wenn die Kältemittelpumpe 34 Kältemittel in die Arbeitsräume 311 der Behälter 31a, 31b auslasst, sind die Auslassventile 312d, 313d geöffnet. In diesem Zeitpunkt wird Kältemittel, welches um den Endabschnitt 311a, 311b des Arbeitsraums 311 herum vorhanden ist, nach außen von dem Kältemittelanschluss 312b, 313b ausgelassen.
Wenn die Kältemittelpumpe 34 Kältemittel von den Arbeitsräumen 311 der Behälter 31a, 31b ansaugt, sind die Saugventile 312c, 313c geöffnet. In diesem Zeitpunkt wird Kältemittel von außen in den Endabschnitt 311a, 311b des Arbeitsraums 311 durch den Kältemitteleinlass 312a, 313a angesaugt.
Der elektrische Motor 35 wird durch Strom aktiviert, welcher von einer Batterie (nicht gezeigt) im Inneren des Fahrzeugs geliefert wird, und treibt das magnetische Kühlaggregat 3 an durch ein Bereitstellen der Antriebsleistung an die Drehwellen 321a, 321b und die Antriebswelle 341.
Der Magnetfeldanleger 32 ist durch die Drehwelle 321a, 321b, den Rotor 322a, 322b, den Permanentmagneten 323a, 323b und den elektrischen Motor 35 aufgebaut. Der elektrische Motor 35 ist außen von dem Behälter 31 positioniert. Der Permanentmagnet 323a, 323b entspricht einem Magnetfelderzeuger, der ein Magnetfeld erzeugt.
Die Anzahl von Zylindern, welche in der Kältemittelpumpe 34 enthalten sind, entspricht der Anzahl von Arbeitsräumen 311 der Behälter 31, so dass die Anzahl der Zylinder, welche in der Kältemittelpumpe 34 enthalten sind, bei dieser Ausführungsform zwölf ist. Die Anzahl von Arbeitsräumen 311 bedeutet die Anzahl der Arbeitsräume 311 des Behälters 31a oder des Behälters 31b und nicht die gesamte Anzahl der Behälter 31a, 31b. Kältemittel wird im Verhältnis zu den Arbeitsräumen 311 befördert bzw. transportiert unter Verwenden der Kältemittelpumpe 34, obwohl eine detaillierte, erläuternde Zeichnung weggelassen ist.
Der Betrieb des magnetischen Kühlsystems 2 wird beschrieben werden. Da die Arbeitsräume 311 die gleiche Konstruktion haben, wird die Beschreibung unter Verwenden eines repräsentativen Arbeitsraums 311 ausgeführt, der auf der oberen Seite in der 2 angeordnet ist. Die Mehrzahl von Arbeitsräumen 311 weist eine Phasenverschiebung zueinander im Betrieb des magnetischen Kühlsystems 2 auf.
Wenn der Kolben 343 der Kältemittelpumpe 34 nahe zu einem unteren Totpunkt positioniert ist und wenn der Permanentmagnet 323a sich dem Arbeitsraum 311 des Hochtemperaturbehälters 31a annähert, wird ein Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement 30 des Arbeitsraums 311 angelegt, so dass der Magnetismus in einem Magnetfeldanlegungsvorgang erhöht wird. In diesem Zeitpunkt erzeugt das magnetische Arbeitselement 30 Wärme, und eine Temperatur des Kältemittels in dem Arbeitsraum 311 wird aufgrund der magnetokalorischen Wirkung angehoben.
Der Kolben 343 bewegt sich dann zu einem oberen Totpunkt von dem unteren Totpunkt, und das Kältemittel des Arbeitsraums 311 bewegt sich zu dem Hochtemperaturkältemittelanschluss 312 von der Kältemittelpumpe 34. In diesem Zeitpunkt wird das Ventil 312d des Kältemittelauslasses 312b geöffnet, und ein Hochtemperaturkältemittel, welches nahe dem ersten Endabschnitt 311a des Arbeitsraums 311 vorhanden ist, wird von dem Kältemittelauslass 312b in Richtung zu dem Heizwärmetauscher 13 in einem Kältemittelauslassvorgang ausgelassen.
Wenn der Kolben 343 nahe dem oberen Totpunkt positioniert ist und wenn der Permanentmagnet 323a von dem Arbeitsraum 311 des Hochtemperaturbehälters 31a weg entfernt wird, wird sodann das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement 30 entfernt, so dass der Magnetismus in einem Magnetfeldentfernungsvorgang verringert wird..
Der Kolben 343 bewegt sich dann von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt, und das Kältemittel des Arbeitsraums 311 bewegt sich zu der Kältemittelpumpe 34 von dem Hochtemperaturkältemittelanschluss 312. In diesem Zeitpunkt ist das Saugventil 312c des Kältemittelauslasses 312a geöffnet, und Kältemittel, welches von dem Heizwärmetauscher 13 herausströmt, wird angesaugt zu nahe dem Kältemitteleinlass 312a in einem Kältemittelsaugvorgang. Wenn der Kolben 343 der Kältemittelpumpe 34 zu dem unteren Totpunkt zurückkehrt, wird der nächste Magnetfeldanlegungsvorgang ausgeführt.
Aufgrund der vier Vorgänge wie dem Magnetfeldanlegungsvorgang, dem Kältemittelauslassvorgang, dem Magnetfeldentfernungsvorgang und dem Kältemittelsaugvorgang kann die heiße Energie, welche durch die magnetokalorische Wirkung des magnetischen Arbeitselements 30 des Hochtemperaturbehälters 31a erzeugt wird, zu dem Heizwärmetauscher 13 transportiert werden.
Im Arbeitsraum 311 des Niedrigtemperaturbehälters 31b wird, wenn das Magnetfeld von dem Arbeitsraum 311 des Hochtemperaturbehälters 31a entfernt wird, ein Magnetfeld auf das magnetische Arbeitselement 30 des Niedrigtemperaturbehälters 31b in einem Zustand angelegt, in welchem der Kolben 343 nahe dem oberen Totpunkt positioniert ist.
Der Kolben 343 bewegt sich dann von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt, und das Kältemittel des Arbeitsraums 311 bewegt sich zu der Kältemittelpumpe 34 von dem Niedrigtemperaturanschluss 313. In diesem Zeitpunkt ist das Saugventil 313c des Kältemitteleinlasses 313a des Niedrigtemperaturanschlusses 313 geöffnet, und das Kältemittel, welches aus dem Kühlwärmetauscher 12 herausströmt, wird nahe zu dem Kältemitteleinlass 313a in einem Kältemittelsaugvorgang angesaugt.
Im Arbeitsraum 311 des Niedrigtemperaturbehälters 31b wird dann das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement 30 in dem Arbeitsraum 311 in einem Zustand entfernt, in welchem der Kolben 343 nahe dem unteren Totpunkt positioniert ist, wenn das Magnetfeld an den Arbeitsraum 311 des Hochtemperaturbehälters 31a angelegt wird.
Der Kolben 343 bewegt sich dann zu dem oberen Totpunkt von dem unteren Totpunkt, und das Kältemittel des Arbeitsraums 311 bewegt sich zu dem Niedrigtemperaturanschluss 313 von der Kältemittelpumpe 34. In diesem Zeitpunkt wird das Auslassventil 313c des Kältemittelauslasses 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 geöffnet, und Kältemittel von niedriger Temperatur, welches nahe dem Kältemittelauslass 313b des zweiten Endteils 311b von dem Arbeitsraum 311 vorhanden ist, wird in Richtung zu dem Kühlwärmetauscher 12 in einem Kältemittelauslassvorgang ausgelassen.
Aufgrund der vier Vorgänge wie dem Magnetfeldanlegungsvorgang, dem Kältemittelsaugvorgang, dem Magnetfeldentfernungsvorgang und dem Kältemittelauslassvorgang kann die kalte Energie, welche durch die magnetokalorische Wirkung des magnetischen Arbeitselements 30 erzeugt wird, das in dem Niedrigtemperaturbehälter 31b aufgenommen ist, zu dem Kühlwärmetauscher 12 transportiert werden.
Wenn der Wärmeaustauschbehälter 31 als ein Ganzes betrachtet wird, nachdem das Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement 30 angelegt wurde, bewegt sich Kältemittel in Richtung zu dem Hochtemperaturanschluss 312 angrenzend zu dem ersten Endteil 311a von dem Niedrigtemperaturanschluss 313 angrenzend zu dem zweiten Endteil 311b. Nachdem das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement 30 entfernt wurde, bewegt sich Kältemittel in Richtung zu dem Niedrigtemperaturanschluss 313 von dem Hochtemperaturanschluss 312.
Wenn der Magnetfeldanlegungsvorgang, der Kältemittelauslassvorgang, der Magnetfeldentfernungsvorgang und der Kältemittelsaugvorgang in dem Hochtemperaturbehälter 31a wiederholt werden und wenn der Magnetfeldanlegungsvorgang, der Kältemittelsaugvorgang, der Magnetfeldentfernungsvorgang und der Kältemittelauslassvorgang in dem Niedrigtemperaturbehälter 31b wiederholt werden, kann ein hoher Temperaturgradient zwischen dem magnetischen Arbeitselement 30 des Hochtemperaturbehälters 31a und dem magnetischen Arbeitselement 30 des Niedrigtemperaturbehälters 31b erzeugt werden.
Als nächstes werden der Hochtemperaturkreislauf 4 und der Niedrigtemperaturkreislauf 5 erläutert. Der Hochtemperaturkreislauf 4 führt Kältemittel, welches aus dem Kältemittelauslass 312b des Hochtemperaturanschlusses 312 des Hochtemperaturbehälters 31a herausströmt, zu einem Kältemitteleinlass 13a des Heizwärmetauschers 13 ein. Der Hochtemperaturkreislauf 4 führt des Weiteren Kältemittel, welches von einem Kältemittelauslass 13b des Heizwärmetauschers 13 herausströmt, zu dem Kältemitteleinlass 312a des Hochtemperaturanschlusses 312 des Hochtemperaturbehälters 31a ein.
Noch genauer ist der Kältemitteleinlass 13a des Heizwärmetauschers 13 mit dem Kältemittelauslass 312b des Hochtemperaturanschlusses 312 verbunden. Der Heizwärmetauscher 13 ist in einem Gehäuse 11 der Innenklimaanlageneinheit 10 angeordnet. Das Kältemittel, welches durch den Heizwärmetauscher 13 strömt, tauscht Wärme mit Luft aus, nachdem es durch den Kühlwärmetauscher 12 hindurchgegangen ist. Der Heizwärmetauscher 13 heizt somit die Luft auf und entspricht einem ersten Wärmetauscher. Der Kühlwärmetauscher 2 entspricht einem zweiten Wärmetauscher.
Wie es in der 1 gezeigt ist, ist ein erstes elektrisches Drei-Wege-Ventil 41 mit dem Kältemittelauslass 13b des Heizwärmetauschers 13 verbunden. Das erste Drei-Wege-Ventil 41 ist ein Schaltabschnitt, welcher Durchlässe schaltet, und wird mit einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimaanlagensteuereinheit 100 ausgegeben wird.
Noch genauer schaltet das erste Drei-Wege-Ventil 41 in Antwort auf das Steuersignal, welches von der Klimaanlagensteuereinheit 100 ausgegeben wird, den Kältemittelauslass 13b des Heizwärmetauschers 13, um mit dem Kältemitteleinlass 312a des Hochtemperaturbehälters 31a oder einem wärmeabstrahlenden Kältemitteleinlass 61a des dritten Wärmetauschers 6 in Kommunikation zu stehen.
Der dritte Wärmetauscher 6 ist ein Außenwärmetauscher, welcher in dem Motorraum angeordnet ist, und Wärme wird zwischen dem Kältemittel und einer Außenluft ausgetauscht. Der dritte Wärmetauscher 6 weist zwei Wärmeaustauschteile wie einen Wärmeabstrahlteil 61 und einen Wärmeabsorptionsteil 62 auf. Kältemittel, welches aus dem Heizwärmetauscher 13 herausströmt, strömt in den Wärmeabstrahlteil 61. Kältemittel, welches aus dem Niedrigtemperaturbehälter 31b herausströmt, strömt in den Wärmeabsorptionsteil 62.
In dem Wärmeabstrahlteil 61 des dritten Wärmetauschers 6 tauscht das Kältemittel, welches durch den Einlass 61a von dem Heizwärmetauscher 13 eintritt, Wärme mit Außenluft aus. In dem Wärmeabsorptionsteil 62 des dritten Wärmetauschers 6 tauscht das Kältemittel, welches durch einen Wärmeabsorptionskältemitteleinlass 62a von dem Niedrigtemperaturbehälter 31b eintritt, Wärme mit Außenluft aus.
Ein Kältemitteldurchlass des Wärmeabstrahlteils 61 und ein Kältemitteldurchlass des Wärmeabsorptionsteils 62 sind voneinander in dem dritten Wärmetauscher 6 unabhängig, so dass Kältemittel des Wärmeabstrahlteils 61 und Kältemittel des Wärmeabsorptionsteils 62 daran gehindert werden, miteinander vermischt zu werden.
Der Kältemitteleinlass 312a des Hochtemperaturbehälters 31a ist mit dem Wärmeabstrahlauslass 61b des dritten Wärmetauschers 6 verbunden. Kältemittel strahlt Wärme in dem dritten Wärmetauscher 6 ab und kehrt zu dem Arbeitsraum 311 des Hochtemperaturbehälters 31a zurück.
Das heißt, der Hochtemperaturkreislauf 4 weist einen ersten Kreislauf und einen zweiten Kreislauf auf. In dem ersten Kreislauf strömt Kältemittel in der Reihenfolge von dem Kältemittelauslass 312b des Hochtemperaturbehälters 31a, dem Heizwärmetauscher 13, dem ersten Ventil 41, dem Kältemitteleinlass 312a des Hochtemperaturbehälters 31a. Im zweiten Kreislauf strömt Kältemittel in der Reihenfolge von dem Kältemittelauslass 312b des Hochtemperaturbehälters 31a, dem Heizwärmetauscher 13, dem ersten Ventil 41, dem Wärmeabstrahlteil 61 des dritten Wärmetauschers 6 und dem Kältemitteleinlass 312a des Hochtemperaturbehälters 31a.
Ein Vorratsbehältertank 43 ist mit dem Hochtemperaturkreislauf 4 durch eine feste Blende 42 verbunden und ist zwischen dem Heizwärmetauscher 13 und dem ersten elektrischen Drei-Wege-Ventil 41 positioniert. Der Vorratsbehältertank 43 wird für ein Steuern der Menge von Kältemittel, welches durch den Kreislauf 4 strömt, verwendet. Die feste Blende 42 kann zum Beispiel als eine Öffnung oder ein kapillares Rohr aufgebaut sein.
Der Niedrigtemperaturkreislauf 5 führt Kältemittel, welches von dem Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 des Niedrigtemperaturbehälters 31b herausgeströmt ist, zu dem Kältemitteleinlass 12a des Kühlwärmetauschers 12 ein. Der Niedrigtemperaturkreislauf 5 führt des Weiteren Kältemittel ein, welches von dem Kältemittelauslass 12b des Kühlwärmetauschers 12 herausgeströmt ist, um zu dem Kältemitteleinlass 131a des Niedrigtemperaturanschlusses 313 zurückzukehren.
Noch genauer wird ein zweites elektrisches Drei-Wege-Ventil 51 mit dem Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 verbunden. Das zweite elektrische Drei-Wege-Ventil 51 ist ein Schaltabschnitt, welcher Durchlässe schaltet, und wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Klimaanlagensteuereinheit 100 ausgegeben wird, ähnlich zu dem ersten elektrischen Drei-Wege-Ventil 41.
In Antwort auf das Steuersignal, welches von der Klimaanlagensteuereinheit 100 ausgegeben wird, schaltet das zweite elektrische Drei-Wege-Ventil 51 den Kältemittelanschluss 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 des Niedrigtemperaturbehälters 31b, um mit einem Wärmeabsorptionseinlass 62a des dritten Wärmetauschers 6 oder einem dritten elektrischen Drei-Wege-Ventil 52 in Kommunikation zu stehen. Das dritte elektrische Drei-Wege-Ventil 52 ist mit einem Wärmeabsorptionsauslass 62b des dritten Wärmetauschers 6 verbunden.
Das dritte elektrische Drei-Wege-Ventil 52 ist ein Schaltabschnitt, welcher Durchlässe schaltet, und wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Klimaanlagensteuereinheit 100 ausgegeben wird, ähnlich zu den ersten und zweiten elektrischen Drei-Wege-Ventilen 41 und 51.
Noch genauer wird das dritte Drei-Wege-Ventil 52 in Synchronisation mit dem zweiten Drei-Wege-Ventil 51 betrieben. Das heißt, wenn das zweite Ventil 51 den Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 schaltet, um mit dem dritten Ventil 51 in Kommunikation zu stehen, schaltet das dritte Ventil 52 das zweite Ventil 51, um mit dem Kältemitteleinlass 12a des Kühlwärmetauschers 12 in Kommunikation zu stehen.
Des Weiteren schaltet, wenn das zweite Ventil 51 den Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 schaltet, um mit dem Wärmeabsorptionseinlass 62a des dritten Wärmetauschers 6 in Kommunikation zu stehen, das dritte Ventil 52 das zweite Ventil 51, um mit dem Kältemitteleinlass 313a des Niedrigtemperaturanschlusses 313 in Kommunikation zu stehen.
Der Kühlwärmetauscher 12 ist mit dem dritten elektrischen Drei-Wege-Ventil 52 verbunden und ist in dem Gehäuse 11 der Innenklimaanlageneinheit 10 angeordnet. Der Kühlwärmetauscher 12 ist stromaufwärts von dem Heizwärmetauscher 13 in der Luftströmungsrichtung positioniert. Kältemittel, welches durch den Kühlwärmetauscher 12 strömt, tauscht Wärme mit der Luft aus, so dass die Luft durch den Heizwärmetauscher 12 gekühlt wird. Der Kältemitteleinlass 313a des Niedrigtemperaturanschlusses 313 ist mit dem Kältemittelauslass 12b des Kühlwärmetauschers 12 verbunden.
Der Niedrigtemperaturkreislauf 5 weist somit einen ersten Kreislauf und einen zweiten Kreislauf auf. In dem ersten Kreislauf strömt Kältemittel in der Reihenfolge von dem Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturbehälters 31b, dem zweiten Ventil 51, dem dritten Ventil 52, dem Kühlwärmetauscher 12 und dem Kältemitteleinlass 313a des Niedrigtemperaturbehälters 31b. Im zweiten Kreislauf strömt Kältemittel in der Reihenfolge von dem Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturbehälters 31b, dem Wärmeabsorptionsteil 62 des dritten Wärmetauschers 6, dem zweiten Ventil 51, dem dritten Ventil 52 und dem Kältemitteleinlass 313a des Niedrigtemperaturbehälters 31b.
Ein Vorratsbehältertank 54 ist mit dem Niedrigtemperaturkreislauf 5 durch eine feste Blende 53 verbunden und ist zwischen dem zweiten Ventil 51 und dem dritten Ventil 52 in dem ersten Kreislaufpositioniert. Der Vorratsbehältertank 54 ist zwischen dem dritten Wärmetauscher 6 und dem dritten Ventil 52 in dem zweiten Kreislauf angeordnet. Der Vorratsbehältertank 54 wird zum Steuern der Menge von Kältemittel verwendet, das durch den Kreislauf 5 strömt. Die feste Blende 53 kann zum Beispiel als eine Öffnung oder ein kapillares Rohr aufgebaut sein.
Die Innenklimaanlageneinheit 10 wird beschrieben werden. Die Innenklimaanlageneinheit 10 ist im Inneren eines Armaturenbretts angeordnet, das an dem am weitesten vorn liegenden Teil der Fahrgastzelle angeordnet ist. Ein Gebläse (nicht gezeigt), der Kühlwärmetauscher 12, der Heizwärmetauscher 13 und ein Heizkern 14 sind in dem Gehäuse 11 aufgenommen.
Das Gehäuse 11 definiert einen Luftdurchlass für Luft, welche in die Fahrgastzelle zu leiten ist. Das Gehäuse 11 ist aus einem Harz, wie zum Beispiel Polypropylen, hergestellt, welches eine gewisse Elastizität und eine herausragende Festigkeit aufweist. Eine Innen-und-außen-Wechselbox (nicht gezeigt) ist an dem am weitesten stromaufwärts gelegenen Teil des Gehäuses 11 in der Luftströmungsrichtung angeordnet, um zu schalten, um Innenluft (Luft in der Fahrgastzelle) und/oder Außenluft (Luft außerhalb der Fahrgastzelle) einzuführen.
Das Gebläse ist stromabwärts von der Box in der Luftströmungsrichtung derart angeordnet, um Luft, welche durch die Box angesaugt wird, in Richtung zu der Fahrgastzelle zu leiten. Das Gebläse kann aus einem zentrifugalen Mehrfachblattlüfter wie einem Sirocco-Lüfter hergestellt sein und wird durch einen elektrischen Motor angetrieben. Eine Drehzahl des Gebläses wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die von der Klimaanlagensteuereinheit 100 ausgegeben wird. Somit kann eine Menge von durch das Gebläse geschickter Luft gesteuert werden.
Der Kühlwärmetauscher 12 ist stromabwärts von dem Gebläse in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Der Luftdurchlass, welcher in dem Gehäuse 11 definiert ist, weist einen Heizdurchlass 15, einen Bypassdurchlass 16, der den Heizdurchlass 15 umgeht, und einen Mischraum 17 auf. Der Luftdurchlass ist stromabwärts von dem Kühlwärmetauscher 12 in der Luftströmungsrichtung angeordnet, und Luft, welche durch den Kühlwärmetauscher 12 hindurchgeht, geht durch den Luftdurchlass. Luft, welche durch den Heizdurchlass 15 hindurchgeht, und Luft, welche durch den Bypassdurchlass 16 hindurchgeht, wird in dem Mischraum 17 gemischt.
Der Heizwärmetauscher 13 und der Heizkern 14 sind in dieser Reihenfolge in dem Heizdurchlass 15 als ein Heizabschnitt angeordnet, welcher die Luft aufheizt, nachdem sie durch den Kühlwärmetauscher 12 in der Luftströmungsrichtung hindurchgegangen ist. In dem Heizkern 14 tauscht Kühlwasser eines Motors (nicht gezeigt), der eine Antriebskraft ausgibt, Wärme mit der Luft aus, welche durch den Kühlwärmetauscher 12 hindurchgeht.
Aufgrund des Bypassdurchlasses 16 wird Luft, welche durch den Kühlwärmetauscher 12 hindurchgeht, in den Mischraum 17 eingeführt, ohne durch den Heizwärmetauscher 13 und den Heizkern 14 hindurchzugehen. Eine Temperatur der Luft in dem Mischraum 17 wird daher durch ein Steuern eines Verhältnisses von Luft, welche durch den Heizdurchlass 15 hindurchgeht, und von Luft, welche durch den Bypassdurchlass 16 hindurchgeht, gesteuert.
Eine Luftmischklappe 18 ist zwischen dem Kühlwärmetauscher 12 und den Durchlässen 15, 16 angeordnet, um so kontinuierlich das Verhältnis der Luftanteile zu ändern. Die Luftmischklappe 18 steuert die Menge von Luft, welche in den Heizwärmetauscher 13 strömt, um die Temperatur der Luft, welche zu der Fahrgastzelle geleitet wird, zu steuern.
Luftauslässe (nicht gezeigt), wie ein Frontauslass, ein Fußauslass und ein Defrosterauslass, sind an dem am weitesten stromabwärts gelegenen Ende des Gehäuses 11 in der Luftströmungsrichtung definiert. Luft wird von dem Mischraum 17 in die Fahrgastzelle durch die Auslässe geleitet. Zusätzlich ist eine Klappe, welche den Öffnungsbereich des Luftauslasses einstellt, an einer stromaufwärtigen Seite von dem Luftauslass angeordnet. Es ist möglich, den Luftauslass, welcher die klimatisierte Luft in die Fahrgastzelle herausbläst, durch ein Öffnen/Schließen der Klappe zu ändern.
Die Klimaanlagensteuereinheit 100 umfasst einen Mikrocomputer und einen peripheren Schaltkreis. Der Mikrocomputer weist eine CPU, ein ROM, ein RAM etc. auf. Berechnungen und Verarbeitungen werden basierend auf einem Steuerprogramm ausgeführt, das in dem ROM der Steuereinheit 100 gespeichert ist. Der elektrische Motor 35, die Ventile 41, 51 und 52, das Gebläse und die Luftmischklappe 18 sind mit der Ausgangsseite der Steuereinheit 100 verbunden und werden durch die Steuereinheit 100 gesteuert.
Ein Konsolenbrett (nicht gezeigt) ist nahe dem Armaturenbrett in der Fahrgastzelle angeordnet und weist eine Vielzahl von Schaltern auf. Betätigungssignale werden in die Steuereinheit 100 durch die gebildeten Schalter eingegeben. Die Schalter umfassen zum Beispiel einen Anschaltschalter der Klimaanlage 1, einen Automatikmodusschalter, einen Schalter zum Wählen des Betriebsmodus, wie zum Beispiel eines Kühlmodus, Heizmodus und Entfeuchtungsmodus, und ähnliches.
Die Steuereinheit 100 weist einen Antriebsabschnitt auf, welcher das magnetische Kühlaggregat 3 durch ein Steuern des elektrischen Motors 35 antreibt, und einen Schaltabschnitt, welcher die Durchlässe durch ein Steuern des Ventils 41, 51, 52 schaltet.
Der Kühlbetrieb, der Heizbetrieb oder der Entfeuchtungsbetrieb wird durch die Klimaanlage 1 ausgeführt und wird durch die Steuereinheit 100 basierend auf den Betriebsweisen der Schalter des Konsolenbretts gesteuert.
Im Kühlbetrieb zum Beispiel steuert die Klimaanlagensteuereinheit 100 den Hochtemperaturkreislauf 4 in einer Weise, dass der Wärmeabstrahleinlass 61a des dritten Wärmetauschers 6 mit dem Kältemittelauslass 13b des Heizwärmetauschers 13 durch ein Steuern des ersten Ventils 41 in Kommunikation steht. Weiterhin wird der Niedrigtemperaturkreislauf 5 in einer Weise gesteuert, dass das dritte Ventil 52 mit dem Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 des Niedrigtemperaturbehälters 31b durch ein Steuern des zweiten Ventils 51 in Kommunikation steht. Weiterhin wird das zweite Ventil 51 dazu gebracht, mit dem Kältemitteleinlass 12a des Kühlwärmetauschers 12 durch ein Steuern des dritten Ventils 52 in Kommunikation zu stehen.
Im Heizbetrieb steuert die Klimaanlagensteuereinheit 100 den Hochtemperaturkreislauf 4 in einer Weise, dass der Kältemitteleinlass 312a des Hochtemperaturbehälters 31a mit dem Kältemittelauslass 13b des Heizwärmetauschers 13 durch ein Steuern des ersten Ventils 41 in Kommunikation steht. Weiterhin wird der Niedrigtemperaturkreislauf 5 in einer Weise gesteuert, dass der Wärmeabsorptionseinlass 62a des dritten Wärmetauschers 6 mit dem Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 des Niedrigtemperaturbehälters 31b durch ein Steuern des zweiten Ventils 51 in Kommunikation steht. Weiterhin wird das zweite Ventil 51 dazu gebracht, mit dem Kältemitteleinlass 313a des Niedrigtemperaturanschlusses 313 des Niedrigtemperaturbehälters 31b durch ein Steuern des dritten Ventils 52 in Kommunikation zu stehen.
Im Entfeuchtungsbetrieb steuert die Klimaanlagensteuereinheit 100 den Hochtemperaturkreislauf 4 in einer Weise, dass der Kältemitteleinlass 312a des Hochtemperaturbehälters 31a mit dem Kältemittelauslass 13b des Heizwärmetauschers 13 durch ein Steuern des ersten Ventils 41 in Kommunikation steht. Weiterhin wird der Niedrigtemperaturkreislauf 5 in einer Weise gesteuert, dass das dritte Ventil 52 mit dem Kältemittelauslass 313b des Niedrigtemperaturanschlusses 313 des Niedrigtemperaturbehälters 31b durch ein Steuern des zweiten Ventils 51 in Kommunikation steht. Weiterhin wird das zweite Ventil 51 dazu gebracht, mit dem Kältemitteleinlass 12a des Kühlwärmetauschers 12 durch ein Steuern des dritten Ventils 52 in Kommunikation zu stehen.
Somit kann in jedem Betriebsmodus die Fahrgastzelle klimatisiert werden unter Verwenden der heißen Energie, welche durch den ersten Endteil 311a des Arbeitsraums 311 erhalten wird, und der kalten Energie, welche durch den zweiten Endteil 311b des Arbeitsraums 311 erhalten wird.
Als nächstes wird das magnetische Arbeitselement 30 erläutert.
Die 4 ist eine radiale Schnittansicht, welche einen Arbeitsraum 311 des Behälters 31a, 31b darstellt, und die 5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie V-V aus der 4.
Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, ist der Arbeitsraum 311 in dem Halteelement 33 definiert, und eine große Anzahl der magnetischen Arbeitselemente 30 ist in dem Arbeitsraum 311 angeordnet.
Wie es in der 4 gezeigt ist, erstrecken sich die jeweiligen magnetischen Arbeitselemente 30 in einer radialen Richtung YY des Wärmeaustauschbehälters 31. Die radiale Richtung YY ist gleich zu der Magnetfeldrichtung YY, in welcher das magnetische Feld auf das Element 30 durch den Magnetfeldanleger 32 auferlegt wird. Das heißt, jedes der magnetischen Arbeitselemente 30 weist eine Säulenform auf, die sich in der Magnetfeldrichtung YY erstreckt.
Wie es in der 5 gezeigt ist, ist die Querschnittsform des magnetischen Arbeitselements 30 rund. Die gleichen runden Querschnittsformen setzen sich in der Achsenrichtung XX fort. Weil das Kältemittel in beiden Wegen entlang der Achsenrichtung strömt (hin- und hergeht), ist die Achsenrichtung XX gleich zu der Hin- und Herbewegungsrichtung XX.
Des Weiteren sind, wie es in der 5 gezeigt ist, die mehreren säulenförmigen magnetischen Arbeitselemente 30 in einer Linie in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX mit einem gleichförmigen Abstand angeordnet. Die magnetischen Arbeitselemente 30, welche angrenzend zueinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX angeordnet sind, sind miteinander in einer Linieneinheit 30A verbunden und integriert, die sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX erstreckt.
In dem einen Arbeitsraum 311 ist eine Mehrzahl von Linieneinheiten 30A mit einem vorherbestimmten Abstand in einer Anordnungsrichtung senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsrichtung XX und der Magnetfeldrichtung YY angeordnet. Die Anordnungsrichtung entspricht der Umfangsrichtung bei dieser Ausführungsform. Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, ist ein Kältemitteldurchlass 3111 zwischen den Linieneinheiten 30A definiert, welche angrenzend zueinander in der Anordnung angeordnet sind, und Kältemittel strömt entlang dem Kältemitteldurchlass 3111 in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX.
Wie es in der 6 gezeigt ist, ist ein Abstandhalter 331 zwischen den Linieneinheiten 30A in der Anordnungsrichtung angeordnet. Die Linieneinheit 30A weist einen Endabschnitt in der radialen Richtung YY auf, und der Abstandhalter 331 ist zwischen den Endabschnitten von den Linieneinheiten 30A in der Anordnungsrichtung angeordnet. Ein vorherbestimmter Abstand wird daher durch den Abstandhalter 331 zwischen den Linieneinheiten 30A definiert und erstreckt sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX. Des Weiteren ist der Abstandhalter 331 zwischen der Linieneinheit 30A und einer Seitenwandoberfläche des Halteelements 33 angeordnet.
Des Weiteren ist, wie es in der 5 gezeigt ist, die Linieneinheit 30A in einer Weise definiert, dass axiale Linien des magnetischen Arbeitselements 30 in etwa den gleichen Abstand in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX aufweisen. Das heißt, der Abstand zwischen den axialen Linien ist gleichförmig in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX.
Des Weiteren sind Positionen der Linieneinheiten 30A, die in der Anordnungsrichtung angrenzend zueinander sind, in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX um in etwa die Hälfte des Abstands versetzt, der zwischen den axialen Linien der Elemente 30 definiert ist.
Wie es in der 5 gezeigt ist, sind die säulenförmigen Elemente 30 miteinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX durch ein Verbindungsteil 301 verbunden. Die Positionen der Verbindungsteile 301 sind in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX zwischen den Linieneinheiten 30A, welche angrenzend zueinander in der Anordnungsrichtung angeordnet sind, um in etwa die Hälfte des Abstands versetzt, so dass die Verbindungsteile 301 abwechselnd zwischen den Linieneinheiten 30A, welche angrenzend zueinander in der Anordnungsrichtung angeordnet sind, angeordnet sind. Eine Abmessung des Verbindungsteils 301 in der Anordnungsrichtung ist kleiner als diejenige des anderen Teils von der Linieneinheit 30A, welches nicht der Verbindungsteil 301 ist.
Daher ist, wie es in der 5 gezeigt ist, der Kältemitteldurchlass 3111, der zwischen den Linieneinheiten 30A definiert ist, die angrenzend zueinander angeordnet sind, leicht gebogen. Der Kältemitteldurchlass 3111 erstreckt sich daher in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX in einer Weise, dass eine Abmessung des Kältemitteldurchlasses 3111 in der Anordnungsrichtung fast gleichförmig gemacht werden kann.
Des Weiteren ist ein Schnittbereich des Verbindungsteils 301, senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsrichtung XX, kleiner gemacht als ein Schnittbereich des anderen Teils. Der Verbindungsteil 301 funktioniert daher als ein Begrenzungsabschnitt, welcher die Wärmeübertragung in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX beschränkt. Die Wärmeübertragung kann somit daran gehindert werden, von der Hochtemperaturseite zu der Niedrigtemperaturseite ausgeführt zu werden. In anderen Worten wird es aufgrund des Verbindungsteils 301 schwierig, Wärme von dem ersten Endteil 311a des Arbeitsraums 311 zu dem zweiten Endteil 311b des Arbeitsraums 311 in der Linieneinheit 30A zu transportieren.
Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der Linieneinheit 30A wird mit Bezugnahme auf die 7A, 7B, 7C und 7D beschrieben werden.
Wie es in der 7A gezeigt ist, wird ein Rohmaterialpulver, welches eine magnetokalorische Wirkung aufweist, in eine Metallform 90 eingefüllt, und zum Beispiel wird ein Sintervorgang ausgeführt unter Verwenden von Entladungsplasma, so dass ein rechteckiger, parallelepipedisch geformter Rohblock 30B erhalten wird, wie es in der 7B gezeigt ist. Der Rohblock 30B wird in eine vorherbestimmte Form verarbeitet, zum Beispiel unter Verwenden einer elektrischen Drahterodierentladungsmaschine, wie es in der 7C gezeigt ist. Die Linieneinheit 30A, welche in der 7D gezeigt ist, kann somit erzielt werden.
Der Abstandhalter 331 ist zwischen die Linieneinheiten 30A gesetzt, wie es in der 6 gezeigt ist. Ein Endabschnitt der Linieneinheit 30A in der radialen Richtung YY kann mit dem Abstandhalter 331 verschweißt werden. Somit sind die mehreren Linieneinheiten 30A kombiniert und an dem Halteelement 33 montiert.
Gemäß der Ausführungsform weist das säulenförmige magnetische Arbeitselement 30 die axiale Linie auf, welche sich in der Magnetfeldrichtung YY erstreckt. Die mehreren Elemente 30, die in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX angeordnet sind, sind in der Linieneinheit 30A integriert, die sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX erstreckt. Die mehreren Linieneinheiten 30A sind in der Anordnungsrichtung senkrecht zu der Magnetfeldrichtung YY und der Hin- und Herbewegungsrichtung XX angeordnet. Aufgrund der Pumpe 34 strömt Kältemittel, um in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX hin- und herzugehen, die in etwa senkrecht zu der Magnetfeldrichtung YY ist.
Dadurch kann der Kontaktoberflächenbereich zwischen dem magnetischen Arbeitselement 30 und dem Kältemittel erhöht werden, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem magnetischen Arbeitselement 30 und dem Wärmeträgermedium erleichtert wird. Des Weiteren kann der Widerstand reduziert werden, wenn der Magnetfeldanleger 32 ein Magnetfeld an das magnetische Arbeitselement 30 angelegt hat. Daher werden eine Zunahme in der Wärmemenge, welche erzeugt wird, wenn das Magnetfeld angelegt wird, und eine Abnahme in der Wärmemenge, welche erzeugt wird, wenn das Magnetfeld entfernt wird, größer gemacht.
Jedes der magnetischen Arbeitselemente 30 weist kontinuierlich in etwa den gleichen runden Querschnitt in einer Achsenrichtung der Säulenform auf. Das Magnetfeld kann daher gleichförmig an das Element 30 durch den Magnetfeldanleger 32 angelegt werden.
Jede der Linieneinheiten 30A erstreckt sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX des Kältemittels. Der Strömungswiderstand des Kältemittels kann daher vergleichsweise gering in dem Arbeitsraum 311 gemacht werden.
Die Linieneinheiten 30A, welche benachbart zueinander in der Anordnungsrichtung angeordnet sind, sind voneinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX um in etwa die Hälfte des Abstands zwischen den axialen Linien der Elemente 30 versetzt. Die Breite des Kältemitteldurchlasses 3111 zwischen den Linieneinheiten 30A in der Anordnungsrichtung kann daher annähernd gleichförmig in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX gemacht werden. Der Durchlass 3111 erstreckt sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX mit einer gleichförmigen Breite. Der Strömungswiderstand des Kältemittels kann somit in dem Arbeitsraum 311 vergleichsweise gering gemacht werden, selbst wenn die mehreren Linieneinheiten 30A in dem Arbeitsraum 311 angeordnet sind.
Die mehreren Elemente 30 sind in der Linieneinheit 30A integriert, so dass die Linieneinheit 30A leicht in dem Behälter 31a, 31b angeordnet werden kann. Der Querschnittsbereich des Verbindungsteils 301 ist weiterhin kleiner als derjenige des anderen Teils, und der Verbindungsteil 301 funktioniert als ein Beschränkungsabschnitt, der die Wärmeübertragung einschränkt. Wärme kann daher daran gehindert werden, von dem Element 30, das heiße Energie in dem ersten Endteil 311a speichert, zu dem Element 30, das kalte Energie in. dem zweiten Endteil 311b speichert, transportiert zu werden, selbst wenn die magnetischen Arbeitselemente 30 in der Linieneinheit 30A integriert sind.
Gemäß der Ausführungsform können Eigenschaften wie ein Druckverlust und ein magnetischer Widerstand verbessert werden. Im Vergleich mit einem Fall, in welchem ein magnetisches Arbeitselement eine dünne Plattenform aufweist, die sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung erstreckt, kann des Weiteren gemäß der Ausführungsform die Wärmeaustauschleistung erhöht werden, und der Wärmetransport kann in der Hin- und Herbewegungsrichtung eingeschränkt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt.
Die Form des magnetischen Arbeitselements 30 ist nicht auf die obige Beschreibung beschränkt. Die Elemente 30 können zum Beispiel, wie es in der 8 gezeigt ist, in einer Einheit 30C als ein Modifikationsbeispiel integriert sein. In der Einheit 30C weisen die Elemente 30 einen quadratisch geformten Querschnitt auf, welcher senkrecht zu der Magnetfeldrichtung YY ist. Alternativ können, wie es in der 9 gezeigt ist, die Elemente 30 in einer Einheit 30D als ein Modifikationsbeispiel integriert sein. Bei der Einheit 30D weisen die Elemente 30 einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, der senkrecht zu der Magnetfeldrichtung YY ist.
In einem Modifikationsbeispiel, das in der 10 gezeigt ist, sind des Weiteren mehrere magnetische Arbeitselemente 30E voneinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX getrennt.
In diesem Fall wird ein Kältemitteldurchlass 3112 zwischen den mehreren magnetischen Arbeitselementen 30E, welche benachbart zueinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX angeordnet sind, definiert und kann als ein Beschränkungsabschnitt betrieben werden, der die Wärmeübertragung einschränkt. Der Kältemitteldurchlass 3112 schränkt daher die Wärmeübertragung von dem magnetischen Arbeitselement 30E, welches heiße Energie in dem ersten Endteil 311a speichert, zu dem magnetischen Arbeitselement 30E, welches kalte Energie in dem zweiten Endteil 311b speichert, ein.
Das magnetische Arbeitselement 30 ist nicht darauf beschränkt, die Säulenform mit der gleichen Querschnittsform in der axialen Richtung aufzuweisen. Das magnetische Arbeitselement 30 kann zum Beispiel eine taillenerweiterte Säulenform aufweisen, bei welcher der Durchmesser im mittleren Abschnitt größer ist als an den beiden Endabschnitten in der axialen Richtung, oder eine taillenverengte Säulenform, bei welcher der Durchmesser im mittleren Abschnitt geringer ist als an den beiden Endabschnitten in der axialen Richtung. Das magnetische Arbeitselement 30 kann des Weiteren eine konusförmige Form aufweisen, bei welcher der Querschnittsbereich allmählich von einem ersten Ende m einem zweiten Ende in der axialen Richtung variiert.
Die Linieneinheit 30A ist weiterhin nicht darauf beschränkt, sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung XX zu erstrecken. Wie es in der 11 gezeigt ist, kann sich die Linieneinheit 30A zum Beispiel in einer Richtung erstrecken, welche die Hin- und Herbewegungsrichtung XX kreuzt. In diesem Fall erstreckt sich der Kältemitteldurchlass 3111 in der Richtung, welche die Hin- und Herbewegungsrichtung XX kreuzt, und der Wärmeaustausch zwischen dem magnetischen Arbeitselement 30 und dem Kältemittel kann erleichtert werden.
Bei der Ausführungsform ist der Abstandhalter 331 zwischen die Linieneinheiten 30A gesetzt, um den vorherbestimmten Abstand in der Anordnungsrichtung senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsrichtung XX und der Magnetfeldrichtung YY zu definieren. Alternativ wird, wie es in der 12 gezeigt ist, eine Nut 332 in einem Wandteil des Halteelements 33 definiert, und ein axiales Ende des Elements 30 ist in die Nut 332 eingepasst. In diesem Fall können die Linieneinheiten 30A durch den vorherbestimmten Abstand in der Anordnungsrichtung angeordnet werden.
Die Hin- und Herbewegungsrichtung XX und die Magnetfeldrichtung YY sind nicht darauf beschränkt, senkrecht zueinander zu sein, und sie können sich lediglich kreuzen.
Das Magnetfeld kann durch einen Elektromagneten erzeugt werden, welcher das Magnetfeld erzeugt, indem er mit Elektrizität versorgt wird, anstatt von dem Permanentmagneten 323.
Bei der obigen Ausführungsform wird Wärme von einem Hochtemperaturkältemittel zu einem äußeren Fluid durch ein Zirkulierenlassen durch den Heizwärmetauscher 13 von dem ersten Endteil 311a abgestrahlt, und Niedrigtemperaturkältemittel absorbiert Wärme von einem äußeren Fluid durch ein Zirkulierenlassen durch den Kühlwärmetauscher 12 von dem zweiten Endteil 311b. Alternativ kann ein Wärmeaustausch direkt in dem ersten Endteil 311a und dem zweiten Endteil 311b zwischen einem Wärmeträgermedium und einem externen Fluid ausgeführt werden.
Solche Änderungen und Modifikationen sollen so verstanden werden, dass sie innerhalb der Reichweite der vorliegenden Erfindung sind, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3967572 B2 [0002]
US 2004/0194855 [0002]

Claims

Magnetische Wärmepumpenvorrichtung, aufweisend: einen Behälter (31), welcher einen Arbeitsraum (311) definiert, wobei ein Wärmeträgermedium zwischen einem ersten Endteil (311a) und einem zweiten Endteil (311b) des Arbeitsraums in einer Hin- und Herbewegungsrichtung (XX) hin- und hergeht; ein magnetisches Arbeitselement (30), welches aus einer magnetischen Arbeitssubstanz hergestellt ist, welche eine magnetokalorische Wirkung aufweist, wobei das magnetische Arbeitselement in dem Arbeitsraum angeordnet ist und zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil positioniert ist; einen Magnetfeldanleger (32), welcher abwechselnd ein Magnetfeld an das, magnetische Arbeitselement anlegt und das Magnetfeld von dem magnetischen Arbeitselement entfernt, in der Magnetfeldrichtung (YY), welche sich mit der Hin- und Herbewegungsrichtung kreuzt; eine Transporteinrichtung (34), welche das Wärmeträgermedium in Synchronisation mit dem Anlegen und dem Entfernen des Magnetfelds transportiert; einen Wärmeabstrahlabschnitt (13), welcher Wärme von dem Wärmeträgermedium, das angrenzend zu dem ersten Endteil angeordnet ist, nach außen abstrahlt; und einen Wärmeabsorptionsabschnitt (12), welcher äußere Wärme in das Wärmeträgermedium absorbiert, das angrenzend zu dem zweiten Endteil angeordnet ist, wobei das magnetische Arbeitselement eines von einer Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen ist, welche in dem Arbeitsraum angeordnet sind, und jedes von der Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen eine Säulenform aufweist, die sich in der Magnetfeldrichtung erstreckt.
Magnetische Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes von der Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen kontinuierlich in etwa den gleichen Querschnitt in einer Achsenrichtung der Säulenform aufweist.
Magnetische Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen in der Hin- und Herbewegungsrichtung angeordnet ist.
Magnetische Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend: einen Begrenzungsabschnitt (301, 3112), welcher zwischen den magnetischen Arbeitselementen, die benachbart zueinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung positioniert sind, angeordnet ist, wobei der Begrenzungsabschnitt einen Wärmetransport in der Hin- und Herbewegungsrichtung einschränkt.
Magnetische Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen, welche benachbart zueinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung positioniert sind, integral miteinander in einer Einheit (30A, 30C, 30D) verbunden ist, der Begrenzungsabschnitt einen Querschnittsbereich senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsrichtung aufweist und der Querschnittsbereich des Begrenzungsabschnitts kleiner ist als derjenige des anderen Abschnitts der Einheit, welcher nicht der Begrenzungsabschnitt ist, und der Begrenzungsabschnitt durch ein Verbindungsteil (301) definiert ist, durch welches die Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen integral miteinander verbunden ist.
Magnetische Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen, welche in der Hin- und Herbewegungsrichtung angeordnet sind, eine Linieneinheit (30A) definiert, welche sich in der Hin- und Herbewegungsrichtung erstreckt, und ein Abstand zwischen axialen Linien der Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen in der Hin- und Herbewegungsrichtung gleichförmig ist, die Linieneinheit eine von einer Mehrzahl von Linieneinheiten ist, welche durch Zwischenräume (3111) in einer Anordnungsrichtung senkrecht zu der Hin- und Herbewegungsrichtung und den axialen Linien angeordnet sind, und Positionen von den Linieneinheiten, welche benachbart zueinander in der Anordnungsrichtung positioniert sind, voneinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung um die Hälfte des Abstands versetzt sind.
Magnetische Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen (30E), welche in der Hin- und Herbewegungsrichtung angeordnet sind, voneinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung in einem Abstand vorgesehen ist und der Begrenzungsabschnitt durch einen Durchlass (3112) definiert ist, durch welchen das Wärmeträgermedium strömt, wobei der Durchlass zwischen der Mehrzahl von magnetischen Arbeitselementen definiert ist, welche benachbart zueinander in der Hin- und Herbewegungsrichtung positioniert sind.