JP2016080206A - 磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱的変動にロバストな磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置を提供する。【解決手段】磁気熱量効果型ヒートポンプ装置は、磁気熱量素子５を有する。磁気熱量素子５は、低温端１１と高温端１２との間に直列的に配列された複数の素子ブロック６１−６６を備える。低温端１１および／または高温端１２に位置づけられた素子ブロック６１、６６が発揮する磁気熱量効果ΔＳ２は、他の素子ブロック６２−６５が発揮する磁気熱量効果ΔＳ１より高い。この特性は、磁力源７０の磁力の差、磁気的なギャップの差、素子ブロックの材料に起因する能力の差、および／または素子ブロックの体積の差によって提供される。外部からの熱的な変動に対して高いロバスト性をもち、求められる性能を維持できる磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置が提供される。【選択図】図９

Description

ここに開示される発明は、磁気熱量素子およびそれを用いた熱磁気サイクル装置に関する。

特許文献１−３には、磁性体の磁気熱量効果を利用する装置が記載されている。この装置は、高い磁気熱量効果を発揮する磁気熱量素子と呼ばれる磁性体を利用している。例えば、特許文献２には、低温端と高温端との間に、複数のブロックを直列的に配列した装置が開示されている。この装置では、ひとつのブロックが、それに割り当てられた温度帯において高い磁気熱量効果を発揮するように設計されている。

特許第５３５１２７５号公報 特表２０１２−５０３７５４号公報 米国特許第８４４８４５３号明細書

従来技術の構成では、装置の外部における高温および／または低温の影響によって、装置内に理想的な温度分布が形成されない場合がある。この場合、ひとつのブロックが設計された温度帯において機能することができない。例えば、低温端においては、外部の高温によって低温端の温度が理想的な温度よりも高い温度にずれることがある。また、高温端においては、外部の低温によって高温端の温度が理想的な温度よりも低い温度にずれることがある。よって、低温端および／または高温端に設けられたブロックは、設計上の最適な温度帯において機能することができない場合がある。この結果、装置に期待される熱的な出力を実現できない場合がある。

上述の観点において、または言及されていない他の観点において、磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置にはさらなる改良が求められている。

発明の目的のひとつは、熱的な変動に対抗できる磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置を提供することである。

発明の目的の他のひとつは、低温端および／または高温端の温度が理想温度からずれても出力の大幅低下を抑制できる磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置を提供することである。

発明の目的のさらに他のひとつは、外部からの熱的な変動に対して高いロバスト性をもつ磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置を提供することである。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

ここに開示される発明により熱磁気サイクル装置が提供される。熱磁気サイクル装置は、低温端（１１、１４）と高温端（１２、１３）との間に直列的に配列された複数の素子ブロックを有する磁気熱量素子（５）と、磁気熱量素子に供給される磁場が増減するように変調する磁場変調装置（６）とを備える。熱磁気サイクル装置は、所定の大きさの磁気熱量効果（ΔＳ１）を発揮する第１の素子ブロック（６２−６５）と、第１の素子ブロックよりも高い磁気熱量効果（ΔＳ２）を発揮する第２の素子ブロック（６１、６６、３６１、３６６、４６１、４６６）とを有することを特徴とする。

この発明によると、複数の素子ブロックの間に磁気熱量効果の高低差が与えられる。この結果、磁気熱量効果が高い第２の素子ブロックが設けられた部位では、望ましい温度からのずれが発生しても、高い磁気熱量効果によって温度のずれが抑制される。しかも高い磁気熱量効果が望ましい温度への迅速な復元を可能とする。よって、出力の大幅な低下が抑制される。

ひとつの実施形態では、第２の素子ブロックは、温度が変動しやすい部位に位置づけられる。ひとつの実施形態では、第２の素子ブロックは、低温端および／または高温端に位置づけられる。

ここに開示される発明により磁気熱量素子が提供される。磁気熱量素子は、低温端（１１、１４）と高温端（１２、１３）との間に直列的に配列された複数の素子ブロックを有する。磁気熱量素子は、所定の大きさの磁気熱量効果（ΔＳ１）を発揮する第１の素子ブロック（６２−６５）と、第１の素子ブロックよりも高い磁気熱量効果（ΔＳ２）を発揮する第２の素子ブロック（３６１、３６６、４６１、４６６）とを有することを特徴とする。

この発明によると、複数の素子ブロックの間に磁気熱量効果の高低差が与えられる。この結果、磁気熱量効果が高い第２の素子ブロックが設けられた部位では、望ましい温度からのずれが発生しても、高い磁気熱量効果によって温度のずれが抑制される。しかも高い磁気熱量効果が望ましい温度への迅速な復元を可能とする。よって、出力の大幅な低下が抑制される。

発明を実施するための第１実施形態に係る磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（以下、ＭＨＰ装置という）を含む車両用空調装置を示すブロック図である。 第１実施形態のＭＨＰ装置の断面図である。 第１実施形態のＭＨＰ装置の断面図である。 第１実施形態の磁気熱量素子（ＭＣＥ素子）を含む素子ベッドを示す斜視図である。 ２つのＭＣＥ素子の関係を示すグラフである。 ２つのＭＣＥ素子の関係を示すグラフである。 ２つのＭＣＥ素子の関係を示すグラフである。 ２つのＭＣＥ素子の関係を示すグラフである。 第１実施形態のＭＨＰ装置の能力を示す複合図である。 発明の第２実施形態のＭＨＰ装置の能力を示す複合図である。 発明の第３実施形態のＭＨＰ装置の能力を示す複合図である。 発明の第４実施形態のＭＣＥ素子の素子片を示す斜視図である。 第４実施形態のＭＣＥ素子の素子片を示す斜視図である。 第４実施形態のＭＨＰ装置の能力を示す複合図である。

図面を参照しながら、ここに開示される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。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、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他の形態の説明を参照し適用することができる。

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、車両に搭載され、車両の乗員室の温度を調節する。車両用空調装置１は、２つの熱交換器３、４を備える。熱交換器３は、熱交換器４より低温になる低温側熱交換器である。熱交換器４は、熱交換器３より高温になる高温側熱交換器である。車両用空調装置１は、熱交換器３および／または熱交換器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。

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再び加熱する加熱器とを備えることができる。すなわち、熱交換器３は冷却器として用いることができる。また、熱交換器４は加熱器として用いることができる。

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を有する。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、熱磁気サイクル装置を提供する。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。

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。例えば、車両用空調装置１が冷房装置として利用されるとき、ＭＨＰ装置２は、冷熱供給源として作動させられる。この場合、熱交換器３は室内熱交換器を提供する。熱交換器４は、室外の空気に熱を放出する放熱器として機能する。室内の空気と室外の空気との温度差が冷房のための熱負荷に相当する。車両用空調装置１が暖房装置として利用されるとき、ＭＨＰ装置２は、温熱供給源として作動させられる。この場合、熱交換器４は室内熱交換器を提供する。熱交換器３は、室外の空気から熱を吸収する吸熱器として機能する。室内の空気と室外の空気との温度差が暖房のための熱負荷に相当する。

ＭＨＰ装置２は、磁気熱量素子５の磁気熱量効果を利用することによって低温と高温とを生成する。磁気熱量素子５は、ＭＣＥ（Magneto-Caloric Effect）素子５とも呼ばれる。なお、この明細書では、ＭＣＥ素子の語は、最小単位または集合体を指すように多様に使われることがある。

ＭＣＥ素子５は、作業室内に、熱輸送媒体と熱交換するように配置されている。ＭＣＥ素子５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５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５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５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５は、熱機器として必要な性能を発揮するように、所定の高効率温度帯において高い磁気熱量効果を発揮する。磁気熱量効果は、磁場の変化の下での発熱量および／または吸熱量によって示される。図示されるＭＣＥ素子５は、低温端１１から高温端１２に向けて連続的にまたは段階的に高効率温度帯が徐々に高くなる勾配を有する。ＭＣＥ素子５の材料は、必要な性能を発揮するように選定されている。ＭＣＥ素子５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、ガドリニウム系材料、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５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。

ＭＨＰ装置２は、磁場変調装置６を備える。磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子５に印加される磁場の強さを周期的に増減させる。磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子５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６は、ＭＣＥ素子５を強い磁界内に置く励磁状態と、ＭＣＥ素子５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６は、ＭＣＥ素子５が強い外部磁場の中に置かれる励磁期間、およびＭＣＥ素子５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６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５への磁場の印加と除去とを繰り返す。磁場変調装置６は、外部磁場を生成するための磁力源７０、例えば永久磁石、または電磁石を備える。

ＭＨＰ装置２は、熱輸送装置７を備える。熱輸送装置７は、ＭＣＥ素子５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７は、ＭＣＥ素子５と熱交換する熱輸送媒体をＭＣＥ素子５に沿って流す装置である。熱輸送装置７は、ＭＣＥ素子５に沿って熱輸送媒体を往復的に流す。熱輸送装置７は、磁場変調装置６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７は、磁場変調装置６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。ＭＣＥ素子５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７は、熱輸送媒体を流すためのポンプ３０を備える。

磁場変調装置６と熱輸送装置７とは、ＭＣＥ素子５をＡＭＲ(Active Magnetic Refrigeration)サイクルの素子として機能させる。熱輸送装置７によってＭＣＥ素子５に沿って第１方向に熱輸送媒体が流されるときに、磁場変調装置６はＭＣＥ素子５に強い磁場を印加する。第１方向は、低温端１１から高温端１２に向かう方向である。熱輸送装置７によってＭＣＥ素子５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されるとき、磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子５に弱い磁場またはゼロ磁場を印加する。第２方向は、高温端１２から低温端１１に向かう方向である。磁場変調装置６および熱輸送装置７に関しては、多様な構成を採用することができ、それらの装置に関してはこの明細書に列挙された先行技術文献の記載を参照することができる。先行技術文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用される。

ＭＨＰ装置２は、モータ２０と、ポンプ３０と、第１の磁気熱量装置ユニット４０と、第２の磁気熱量装置ユニット５０と、変速機８０、９０とを備える。モータ２０は、動力源である。モータ２０に代えて、内燃機関を含む多様な動力源を利用することができる。ポンプ３０は、ＭＣＥ素子と熱交換し熱を輸送するための熱輸送媒体の流れを生成する。第１の磁気熱量装置ユニット４０と、第２の磁気熱量装置ユニット５０とは、それぞれがＭＣＥ素子を収容している。磁気熱量装置ユニット４０、５０は、ＭＣＤ（Magneto-Caloric effect Device）ユニット４０、５０とも呼ばれる。変速機８０、９０は、熱輸送媒体の往復流と、後述の磁場変調装置による磁場の変動とを所定の同期状態に調節するために利用される。

ＭＨＰ装置２は、低温端１１に冷熱を供給し、高温端１２に温熱を供給する。ＭＨＰ装置２が運転されると、ＭＨＰ装置２に内蔵されたＭＣＥ素子５は、低温端１１において低温となり、高温端１２において高温となる。ＭＣＥ素子５が供給する冷熱と温熱とは、ポンプ３０によって流される熱輸送媒体によって輸送される。熱輸送媒体は、水である。以下、ＭＨＰ装置２の熱輸送媒体を作業水と呼ぶ。低温端１１から、低温の作業水が流れ出し、冷熱が外部に供給される。作業水は、外部に冷熱を供給した後に、低温端１１へ戻る。このとき、低温端１１に温熱が運び込まれる。高温端１２から、高温の作業水が流れ出し、温熱が外部に供給される。作業水は、外部に温熱を供給した後に、高温端１２へ戻る。このとき、高温端１２に冷熱が運び込まれる。

この実施形態では、ＭＨＰ装置２は、複数のＭＣＤユニット４０、５０を備える。低温側のＭＣＤユニット４０は、中間高温端１３に温熱を供給する。高温側のＭＣＤユニット５０は、中間低温端１４に冷熱を供給する。中間高温端１３と中間低温端１４との間は、変速機８０、９０、ポンプ３０、およびそれらの間に存在する熱輸送媒体によって熱的に結合されている。中間高温端１３と中間低温端１４との間には、低温端１１と高温端１２との間に所定の温度勾配を形成するために十分な熱的な結合が提供されている。

車両用空調装置１は、ＭＨＰ装置２と熱交換器３とを通る低温系統１５を備える。低温系統１５は、循環流路を有する。低温系統１５を流れる作業水は、ＭＨＰ装置２と熱交換器３との間で熱を輸送する。車両用空調装置１は、ＭＨＰ装置２と熱交換器４とを通る高温系統１６を備える。高温系統１６は、循環流路を有する。高温系統１６を流れる作業水は、熱交換器４とＭＨＰ装置２との間で熱を輸送する。

車両用空調装置１は、制御装置（ＣＮＴＲ）８を備える。制御装置８は、車両用空調装置１の制御可能な複数の要素を制御する。例えば、制御装置８は、ＭＨＰ装置２の作動と停止とを少なくとも切換えるようにモータ２０を制御する。また、制御装置８は、変速機８０、９０による回転速度および／または回転位相の変換状態を切換えるように変速機８０、９０を制御することができる。

制御装置は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるブロック、または構成として解釈されるモジュールと呼ぶことができる。

制御装置が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

図２は、第１実施形態のＭＨＰ装置２の断面図である。図３は、第１実施形態のＭＨＰ装置２の断面図である。図２は、図３に示されたＩＩ−ＩＩ断面を示す。図３は、図２に示されたＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す。

この実施形態では、ＭＣＥ素子５は、低温端１１と高温端１２との間に直列的に配列された複数の素子ブロック６１−６６を有する。複数の素子ブロック６１−６６は、温度勾配に沿って直列に配列されている。複数の素子ブロック６１−６６は、それぞれの高能力温度帯によって、低温端１１と高温端１２との間の温度差を分担するように配置されている。ＭＣＤユニット４０に含まれる複数の素子ブロック６１−６３は、部分ブロック群４９を提供する。素子ブロック６１−６３は、低温端１１と中間高温端１３との間に直列に配列されている。ＭＣＤユニット５０に含まれる複数の素子ブロック６４−６６は、部分ブロック群５９を提供する。素子ブロック６４−６６は、中間低温端１４と高温端１２との間に直列に配列されている。部分ブロック群４９、５９は、十分な熱的な結合によって、一連のブロック群６０を提供する。ＭＣＤユニット４０、５０は、熱的に直列接続された複数の部分ブロック群４９、５９を有する。ＭＣＤユニット４０、５０は、熱的に並列接続された複数のブロック群６０を有する。

モータ（ＭＴＲ）２０は、車載の電池によって駆動される。モータ２０は、ポンプ３０を駆動する。これにより、モータ２０とポンプ３０とは、作業水の往復的な流れを生じさせる。ポンプ３０は、後述の逆止弁を含む弁機構とともに熱輸送装置７を提供する。

モータ２０は、ＭＣＤユニット４０、５０における磁力源７０として設けられた永久磁石４５、５５を回転駆動する。これにより、モータ２０とＭＣＤユニット４０、５０とは、ＭＣＥ素子５へ外部磁場を印加する状態と、ＭＣＥ素子５から外部磁場を除去した状態（外部磁場を印加しない状態）との間での交互切換を生じさせる。永久磁石４５、５５、その回転機構、および磁路を形成する部材は、磁場変調装置６を提供する。

ポンプ３０は、ＭＣＥ素子５をＡＭＲ(Active Magnetic Refrigeration)サイクルとして機能させるための作業水の往復流をＭＣＤユニット４０、５０内に生じさせる。往復流は、作業水がＭＣＤユニット４０、５０のそれぞれにおいて、高温端と低温端との間を往復する流れである。さらに、ポンプ３０は、ＭＣＤユニット４０、５０によって得られた冷熱および／または温熱を、外部に供給するための作業水の循環流を生じさせる。循環流は、低温系統１５と高温系統１６とを流れる。この実施形態では、ポンプ３０は、往復流と、循環流との両方を生じさせる。ポンプ３０は、低温側外部循環流と、高温側外部循環流との両方を生じさせる。

ポンプ３０は、容積型の往復流ポンプである。ポンプ３０は、ラジアル型のピストンポンプである。ポンプ３０は、円筒状または円柱状と呼びうるハウジング３１を備える。ハウジング３１は、その中心軸上に回転軸３２を回転可能に支持している。ハウジング３１は、少なくともひとつのシリンダ３３を区画形成している。ハウジング３１は、５つのシリンダ３３を区画形成している。ポンプ３０は５気筒のピストンポンプを提供する。ハウジング３１は、カム板３４を収容している。カム板３４は、ハウジング３１の中心軸に対して偏心したカム面を提供する。カム板３４は、回転軸３２とともに回転するように回転軸３２に連結されている。シリンダ３３には、ピストン３５が配置されている。カム板３４は、ピストン３５を往復駆動するようにピストン３５と作動的に連結されている。

一組のシリンダ３３とピストン３５とは、中間高温端１３から低温端１１へ向かう作業水の流れと、中間低温端１４から高温端１２へ向かう作業水の流れとを同時に生成する。また、一組のシリンダ３３とピストン３５とは、低温端１１から中間高温端１３へ向かう作業水の流れと、高温端１２から中間低温端１４へ向かう作業水の流れとを同時に生成する。一組のシリンダ３３とピストン３５とは、部分ブロック群４９と部分ブロック群５９との両方に対応している。

ＭＣＤユニット４０と、ＭＣＤユニット５０とは、ポンプ３０の両側に分かれて配置されている。ＭＣＤユニット４０、５０は、円筒状または円柱状と呼びうるハウジング４１、５１を備える。ハウジング４１、５１は、その中心軸上に回転軸４２、５２を回転可能に支持する。ハウジング４１、５１は、回転軸４２、５２の周囲に、円柱状の空間である磁石収容室４３、５３を区画形成している。回転軸４２、５２には、ロータコア４４、５４が固定されている。ロータコア４４、５４は、その周方向に沿って磁束を通しやすい範囲と、磁束を通しにくい範囲とを形成するように構成されている。ロータコア４４、５４は、その断面において、少なくともひとつの扇状部分を有する。この実施形態では、ロータコア４４、５４は、２つの扇状部分を有する。ロータコア４４、５４には、永久磁石４５、５５が固定されている。永久磁石４５、５５は、部分円筒状であり、その断面が扇型である。永久磁石４５、５５は、ロータコア４４、５４の扇状部分の外周面に固定されている。

ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、それらの周囲に、永久磁石４５、５５が提供する外部磁場が強くなる領域と、永久磁石４５、５５が提供する外部磁場が弱くなる領域とを形成する。外部磁場が弱くなる領域では、外部磁場がほぼ除去された状態が提供される。ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、回転軸４２、５２の回転に同期して回転する。よって、外部磁場が強い領域と、外部磁場が弱い領域とは、回転軸４２、５２の回転に同期して回転する。この結果、ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５との周囲の一点においては、外部磁場が強く印加される期間と、外部磁場が弱くなりほぼ除去された期間とが繰り返して生じる。したがって、ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、外部磁場の印加および除去を繰り返す磁場印加除去手段を提供する。ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、磁場変調装置６を提供する。

ハウジング４１、５１は、磁石収容室４３、５３の径方向外側に、等間隔に配置された複数の作業室４６、５６を区画形成している。この実施形態では、ひとつのハウジング４１、５１は、５つの作業室４６、５６を区画形成している。それぞれの作業室４６、５６は、ハウジング４１、５１の軸方向に沿って長手方向を有する柱状空間を形成している。ひとつの作業室４６、５６は、ひとつのシリンダ３３だけに対応するように設けられている。ひとつのシリンダ３３の両側に、作業室４６と作業室５６とが配置されている。

作業室４６、５６は、その一端に作業水が出入りする第１の出入口部を有する。第１の出入口部は、熱交換器３、４へ作業水を供給する出口と、熱交換器３、４から戻る作業水を受け入れる入口とを有する。出口には、作業室４６、５６からの作業水の流出だけを許容する逆止弁４７、５７が設けられている。入口には、作業室４６、５６への作業水の流入だけを許容する逆止弁４８、５８が設けられている。これら逆止弁４７、４８、５７、５８は、リードバルブ、またはボールバルブによって提供することができる。これら逆止弁４７、４８、５７、５８は、往復流を生成するための弁機構を提供する。作業室４６、５６は、その他端にポンプ３０に連通する第２の出入口部を有する。第２の出入口部は、ひとつのシリンダ３３とひとつのピストン３５とによって形成されるひとつのポンプ室だけと連通している。

作業室４６、５６は、熱を輸送するための媒体としての作業水が流通する流路を提供する。作業室４６、５６内には、その長手方向に沿って作業水が流れる。作業水は、作業室４６、５６内を長手方向に沿って往復するように流れる。さらに、作業室４６、５６は、ＭＣＥ素子５を収容する収容室を提供する。

変速機８０は、回転軸３２と回転軸４２との間に設けられている。変速機８０は、回転軸３２と回転軸４２との間の回転速度、および／または回転位相を調節する。変速機９０は、回転軸３２と回転軸５２との間に設けられている。変速機９０は、回転軸３２と回転軸５２との間の回転速度、および／または回転位相を調節する。この実施形態では、回転軸４２にモータ２０が接続されている。変速機８０、９０は、ＡＭＲサイクルが実現されるようにポンプ３０とＭＣＤユニット４０、５０とが運転されるように、回転軸３２と、回転軸４２と、回転軸５２との回転関係を調節する。

図４はＭＣＥ素子５を提供するひとつの素子ベッドを示す斜視図である。複数の素子ブロックと、作業水の流路とを含む構造物は、素子ベッドとも呼ばれる。ひとつの素子ベッドは、複数の素子ブロック６１−６６と、複数のスペーサ６８と、ハウジング筒６９とを備える。図中には、ひとつの部分ブロック群４９が図示されている。図中には、部分ブロック群４９の素子ブロック６１、６２が図示されている。

ひとつの素子ブロック６１、６２は、積層された複数の素子片６０ａを有する。ひとつの素子片６０ａは、その表面によって作業水と熱交換するＭＣＥ素子の塊である。ひとつの素子片６０ａは、薄い直方体状に形成されている。ひとつの素子片６０ａは、そのひとつの広い面に凹状に形成された流路溝６０ｂを有する。流路溝６０ｂは、作業水の流れ方向、すなわち温度勾配の方向に沿って延びている。流路溝６０ｂは、作業水の流れ方向における両端に開口している。よって、積層された複数の素子片６０ａは、それらの間に複数の流路を区画形成する。これら複数の流路は、高い熱交換性能を発揮するマイクルチャンネルを提供する。ひとつの素子ブロックの一端と他端には、複数の流路溝６０ｂによって提供される複数の流路開口が開口している。複数の素子片６０ａの積層方向の端部には、板状の端部素子片６０ｃが配置されている。

スペーサ６８は、作業水の流れ方向に沿って隣接する２つの素子ブロック６１、６２の間に配置されている。スペーサ６８は、素子ブロック６１、６２の端部に開口した複数の開口を包含する大きい貫通穴を有する。貫通穴は、ひとつの素子ブロック６１に設けられた複数の流路と、他の素子ブロック６２に設けられた複数の流路との連通を可能とする。スペーサ６８は、素子ブロック６１、６２の間の緩衝部材としても機能する。

複数の素子ブロック６１、６２とスペーサ６８とは、ハウジング筒６９内に収容される。ハウジング筒６９は、作業室を区画形成する。ハウジング筒６９は、ハウジング４１、５１の部品でもある。

図５−図８は、２つの素子片が提供する磁気熱量特性の関係を示す。横軸は素子片の温度を示し、縦軸は素子片が発揮する磁気熱量効果ΔＳ（Ｊ／ｋｇＫ）を示す。ここでは、理解を容易にするために、ひとつの素子片が発揮する磁気熱量効果の分布（以下、出力分布と呼ぶ）は、放物線状に図示されている。素子片“Ａ”は出力分布ＳｐＡを発揮する。出力分布ＳｐＡは、磁気熱量効果ΔＳのピーク値ＰｋＡと、転移温度領域ＴｂＡとで特徴付けられる。素子片“Ｂ”は、出力分布ＳｐＢである。出力分布ＳｐＢは、ピーク値ＰｋＢと、転移温度領域ＴｂＢとで特徴付けられる。

ＭＣＥ素子自身の磁気熱量効果は、その材料種類、組成比率、製造工程の種類、工程における処理条件など多様な要素によって変動する。このため、複数の素子片６０ａの磁気熱量効果の間には、不可避の差が含まれる。差は、磁気熱量効果ΔＳのピーク値の差にあらわれる。差は、磁気熱量効果ΔＳのピーク値が得られるピーク温度の差にあらわれる。差は、所定値以上の磁気熱量効果が得られる転移温度領域の差にもあらわれる。転移温度領域を規定する定義の一例は、ピーク値の１／２が得られる温度幅である。転移温度領域は、他の定義によって規定されてもよい。例えば、転移温度領域は、ピーク値に対して−３ｄＢの範囲によって定義されてもよい。転移温度領域は、高い磁気熱量効果が得られる高能力温度帯とも呼ぶことができる。転移温度領域は、温度帯域とも呼ぶことができる。

この実施形態では、一の素子片のピーク温度ＴｐＡが他の素子片の転移温度領域ＴｂＢに含まれ、かつ、他の素子片のピーク温度ＴｐＢが一の素子片の転移温度領域ＴｂＡに含まれる場合に、それら２つの素子片を温度領域が類似の素子片として扱う。この場合、２つの素子片は、類似のピーク温度を有する素子片として扱われてもよい。類似の素子片は、ひとつの温度帯に割り当てられるひとつの素子ブロックを提供するために利用することができる。類似の語に代えて、同一、同種、同帯域といった語をあてることができる。

この実施形態では、一の素子片のピーク温度ＴｐＡが他の素子片の転移温度領域ＴｂＢに含まない、または、他の素子片のピーク温度ＴｐＢが一の素子片の転移温度領域ＴｂＡに含まれない場合に、それら２つの素子片を温度領域が非類似の素子片として扱う。この場合、２つの素子片は、非類似のピーク温度を有する素子片として扱われてもよい。非類似の素子片は、異なる温度帯に割り当てられる異なる素子ブロックを形成するために利用することができる。非類似の語に代えて、異なる、異種、別帯域といった語をあてることができる。

図５、図６には、類似の素子片の例が図示されている。図示の例では、ピーク温度ＴｐＡが転移温度領域ＴｂＢに含まれ、かつ、ピーク温度ＴｐＢが転移温度領域ＴｂＡに含まれる。図７、図８には、非類似の素子片の例が図示されている。図７の例では、ピーク温度ＴｐＡが転移温度領域ＴｂＢに含まれない、しかも、ピーク温度ＴｐＢが転移温度領域ＴｂＡに含まれない。図８の例では、ピーク温度ＴｐＡが転移温度領域ＴｂＢに含まれる、しかし、ピーク温度ＴｐＢが転移温度領域ＴｂＡに含まれない。

図９は、この実施形態におけるブロック群６０と磁力源７０とを示す複合的な図である。（ａ）は、ブロック群６０と磁力源７０の機械的な構造を示す断面図である。（ｂ）は、磁力源７０の磁力Ｈｍ（Ａ／ｍ）を示すグラフである。（ｃ）は、ＭＣＥ素子５が定格運転状態で運転されているときの素子ブロックの温度Ｔａの分布の一例を示すグラフである。（ｄ）は、複数の素子ブロック６１−６６が発揮する磁気熱量効果ΔＳ（Ｊ／ｋｇＫ）を示すグラフである。この磁気熱量効果ΔＳは、素子ブロック単独の出力を示すものではない。この磁気熱量効果ΔＳは、ＭＨＰ装置２に装着された素子ブロックが、磁場変調装置６による磁場変化の下で実際に発揮しうる出力を示している。

（ａ）に図示されるように、磁力源７０は、複数の永久磁石７１−７６を有する。永久磁石７１−７６のそれぞれは、素子ブロック６１−６６のそれぞれに対応付けられている。例えば、ひとつの永久磁石７１は、ひとつの素子ブロック６１に磁場を供給する。素子ブロック６１−６６と永久磁石７１−７６との間の磁気的なギャップは全体にわたって等しい。素子ブロック６１−６６を構成する材料は、同じ磁場変化の下では互いにほぼ等しい磁気熱量効果を発揮する。

（ｂ）に図示されるように、磁力源７０は、作業水が流れる方向に沿って、すなわち素子ブロック６１−６６の配列方向に沿って、一定ではなく高低に変化する磁力分布を有する。磁力源７０は、低温端１１および／または高温端１２において他の部位より強い磁力分布を提供する。低温端１１および／または高温端１２に位置する永久磁石７１、７６の磁力Ｈｍ２は、温度勾配の中側に位置する永久磁石７２−７５の磁力Ｈｍ１より強い。低温端１１および／または高温端１２に位置する永久磁石７１、７６の磁力Ｈｍ２は、温度勾配の中央に位置する永久磁石７３、７４の磁力Ｈｍ１より強い。磁力源７０の磁力分布は、磁力源７０がＭＣＥ素子５に供給する磁力の分布でもある。この結果、磁場変調装置６は、素子ブロック６２−６５に与える磁場増減量より、素子ブロック６１、６６に与える磁場増減量を大きくする。磁場変調装置６は、素子ブロック６２−６５に与える磁場より、素子ブロック６１、６６に与える磁場を大きくする磁力分布をもつ磁力源７０を有するといえる。

（ｃ）に図示されるように、定格運転状態では、低温端１１の温度ＴＬと高温端１２の温度ＴＨとの間に温度分布ＴｇＡが生成される。熱的な負荷の変動によって低温端１１の温度および／または高温端１２の温度は変動する。例えば、低温端１１の温度が上昇すると、低温端１１の近傍における温度分布は、分布ＴｇＡから、破線で示される分布ＴｇＬに上昇する。高温端１２の温度が低下すると、高温端１２の近傍における温度分布は、分布ＴｇＡから、破線で示される分布ＴｇＨに低下する。

（ｄ）に図示されるように、低温端１１と高温端１２との間は、複数の温度帯に分割されている。複数の温度帯のそれぞれに素子ブロック６１−６６が割り当てられている。それぞれの素子ブロック６１−６６は、異なるピーク温度を提供する能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６を有する。それぞれの素子ブロック６１−６６は、割り当てられた温度帯に対応する転移温度領域を有している。能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、低温端１１と高温端１２との間の全体にわたって、所定値以上の磁気熱量効果が発揮されるように設定されている。

能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、素子ブロック６１−６６を形成するＭＣＥ素子と、磁力源７０により与えられる磁場増減量とによって与えられる。永久磁石７１、７６は、素子ブロック６１、６６に、他より大きい磁場変化を与える。磁気熱量効果は、磁場増減量の増加に対応して増加する。よって、素子ブロック６１、６６が発揮する能力分布Ｓｐ１、Ｓｐ６のピーク値ΔＳ２は、他の素子ブロック６２−６５が発揮する能力分布Ｓｐ２−Ｓｐ５のピーク値ΔＳ１より大きい。低温端１１および／または高温端１２に位置する素子ブロック６１、６６が発揮する磁気熱量効果ΔＳ２は、他の素子ブロック６２−６５が発揮する磁気熱量効果ΔＳ１よりも大きい。この差は、磁力源７０の磁力分布に起因する。

素子ブロック６２−６５は、所定の大きさの磁気熱量効果ΔＳ１を発揮する第１の素子ブロックを提供する。この所定の大きさは、設計上想定された熱負荷の下において、素子ブロック６２−６５が担うべき温度差を生成しうる磁気熱量効果である。素子ブロック６１、６６は、第１の素子ブロックよりも高い磁気熱量効果ΔＳ２を発揮する第２の素子ブロックを提供する。素子ブロック６１、６６は、低温端１１および／または高温端１２に位置づけられている。低温端１１および高温端１２は、ＭＨＰ装置２における最も温度が変動しやすい部位である。

定格運転状態では、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６上に太い実線で示されるように、素子ブロックはピーク値を含む高い磁気熱量効果を発揮する。望ましい形態では、素子ブロック６１−６６は、転移温度領域において機能する。この結果、定格運転状態を安定的に維持できる磁気熱量効果が発揮される。

一方、外部の熱負荷の変動によって低温端１１および／または高温端１２の温度が変化すると、そこに対応付けられた素子ブロックは高い磁気熱量効果を発揮することができない。例えば、低温端１１における温度分布が温度分布ＴｇＡから温度分布ＴｇＬに変化した場合、素子ブロック６１が置かれる温度帯が高温側にずれるから、素子ブロック６１が発揮できる磁気熱量効果は低下する。

このとき、もし、低温端１１の能力分布Ｓｐ１が、他の能力分布Ｓｐ２−Ｓｐ５と同じまたは未満の高さをもつなら、素子ブロック６１が発揮できる磁気熱量効果は、ピーク値ΔＳ１から、最大値ΔＳ−にまで大幅に低下する。この結果、温度分布ＴｇＬを温度分布ＴｇＡに復元することが困難となる。

一方、この実施形態では、低温端１１の能力分布Ｓｐ１は、太い実線で示されるように、ピーク値Ｓｐ１より大きいピーク値ΔＳ２（ΔＳｐ１＜ΔＳｐ２）を発揮できる。このため、温度分布ＴｇＬの下でも、素子ブロック６１は、最大値ΔＳ−より大きい最大値ΔＳ＋（ΔＳ−＜ΔＳ＋）を発揮することができる。高温端１２においても同様の作用効果が得られる。よって、この実施形態によると、端の素子ブロック６１、６６が発揮する磁気熱量効果が他より大きく設定されているから、温度分布の変化が抑制され、温度分布を迅速に定常温度状態の温度分布に戻すことができる。

この実施形態では、複数の素子ブロック６１−６６が発揮する磁気熱量効果、すなわち発熱量または吸熱量が、作業水の流れ方向に沿って高低に異なる分布を有する。このため、磁気熱量効果が高い部位では、外部の熱負荷の変動などによって素子ブロックの温度が変化しても、高い磁気熱量効果を維持することができる。実施形態では、低温端１１および／または高温端１２に位置する素子ブロック６１、６６が高い磁気熱量効果を発揮するから、低温端１１および／または高温端１２の温度が変動しても、温度変動を抑制し、迅速に温度を復元することができる。

この実施形態によると、外部の高温および／または低温の影響を受けることがあっても、求められる温度勾配を出力できる。また、低温端および／または高温端の温度が外部の高温および／または低温の影響を受けて理想温度からずれることがあっても、求められる温度勾配へ迅速に復元できる。よって、外部からの熱的な変動に対して高いロバスト性をもち、求められる性能を維持できる磁気熱量素子および熱磁気サイクル装置を提供することができる。

この実施形態では、磁力源７０が提供する磁力の分布によって端の素子ブロック６１、６６が発揮できる磁気熱量効果が高められている。磁力の強弱は、永久磁石の選定、電磁石の電流調節によって比較的変更しやすい。よって、この実施形態は、比較的容易に実現可能な構成を提供する。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、磁力源７０に磁力分布をあたえることにより能力分布に高低差が与えられた。これに代えて、この実施形態では、素子ブロック６１−６６と、磁力源７０との間の磁気的なギャップを長短に設定することによって能力分布に高低差が与えられる。

図１０はこの実施形態の複合図である。（ａ）に図示されるように、磁力源２７０は、端の永久磁石７１、７６と、他の永久磁石７２−７５とを有する。永久磁石７１−７６の磁力は互いに等しい。ＭＣＥ素子５と磁力源７０との間の距離Ｇａは、永久磁石７１、７６と素子ブロック６１、６６との間において、他の永久磁石７２−７５と素子ブロック６２−６５との間より狭い。（ｂ）に図示されるように、永久磁石７１、７６と素子ブロック６１、６６との間の距離Ｇａ２は、他の永久磁石７２−７５と素子ブロック６２−６５との間の距離Ｇａ１より短い。距離Ｇａ１、Ｇａ２は、磁気的なギャップに相当する。このように、複数の素子ブロック６１−６６と、磁場変調装置６とは、素子ブロック６２−６５に与える磁場より、素子ブロック６１、６６に与える磁場を大きくする磁気的なギャップを形成するように構成されている。よって、この実施形態では、磁気的なギャップの差に起因して、素子ブロック６１−６６に与えられる磁場増減量には差が与えられる。素子ブロック６１、６６に与えられる磁場増減量は、素子ブロック６２−６５に与えられる磁場増減量より大きい。

この結果、（ｄ）に図示されるように、低温端１１および／または高温端１２に対応する素子ブロック６１、６６が発揮する能力分布Ｓｐ１、Ｓｐ６は、他の素子ブロック６２−６５が発揮する能力分布Ｓｐ２−Ｓｐ５より高い。この実施形態でも、外部の熱的な影響を受けやすい低温端１１および／または高温端１２において高い磁気熱量効果が発揮されるように、能力分布の高低差が付与される。よって、低温端１１および／または高温端１２において温度変動の抑制と、迅速な復元とが可能である。

また、この実施形態では、永久磁石７１−７６の配置位置を変えることによって能力分布に高低差を与えることができる。よって、この実施形態は比較的容易に実現可能な構成を提供する。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、磁力源７０の改良により能力分布に高低差が与えられた。これに代えて、この実施形態では、素子ブロックを形成する素子片そのものの能力に意図的に差を与えることによって素子ブロック間に能力分布の高低差が与えられる。

図１１はこの実施形態の複合図である。（ａ）に図示されるように、ブロック群３６０は、素子ブロック３６１、６２−６５、３６６を有する。磁力源３７０は、永久磁石４５と、永久磁石５５とを有する。（ｂ）に図示されるように、低温端１１および／または高温端１２における素子ブロック３６１、３６６の素子片が発揮しうる磁気熱量効果ΔＳ２は、素子ブロック６２−６５の素子片が発揮しうる磁気熱量効果ΔＳ１より高い。このような能力の高低差は、異なる材料の採用、異なる組成比率の採用、異なる製造工程の採用、製造工程における異なるパラメータの採用など多様な手法によって実現できる。この実施形態では、素子ブロック６２−６５と素子ブロック３６１、３６６との磁気熱量効果の差は、素子ブロックそれ自身の材料、組成比率、または製造工程の差に起因する。

この結果、（ｄ）に図示されるように、低温端１１および／または高温端１２に対応する素子ブロック３６１、３６６が発揮する能力分布Ｓｐ１、Ｓｐ６は、他の素子ブロック６２−６５が発揮する能力分布Ｓｐ２−Ｓｐ５より高い。この実施形態でも、先行する実施形態に共通の作用効果が得られる。

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、素子片を形成する材料に起因して素子片そのものが発揮しうる磁気熱量効果に高低差が与えられた。これに代えて、この実施形態では、素子片の体積によって能力分布に高低差が与えられる。

図１２は、素子ブロック６２−６５に利用される素子片６０ａの斜視図である。素子片６０ａは、流路溝６０ｂを有する。素子片６０ａは、所定の体積を有している。素子片６０ａは、その体積に対応した量の磁気熱量効果を発揮する。

図１３は、低温端１１および／または高温端１２に位置づけられる素子ブロック４６１、４６６に利用される素子片４６０ａの斜視図である。素子片４６０ａは、流路溝４６０ｂを有する。素子片４６０ａは、所定の体積を有している。素子片４６０ａを形成する壁の厚さは、素子片６０ａを形成する壁の厚さより厚い。言い換えると、流路溝４６０ｂの断面積は、流路溝６０ｂの断面積より小さい。この結果、素子片４６０ａの体積は、素子片６０ａの体積より大きい。

図１４は、この実施形態の複合図である。（ａ）に図示されるように、ブロック群４６０は、素子ブロック４６１、６２−６５、４６６を有する。（ｂ）に図示されるように、低温端１１および／または高温端１２における素子ブロック４６１、４６６の素子片４６０ａの体積Ｖｍ２は、素子ブロック６２−６５の素子片６０ａの体積Ｖｍ１より大きい。

この結果、（ｄ）に図示されるように、低温端１１および／または高温端１２に対応する素子ブロック４６１、４６６が発揮する能力分布Ｓｐ１、Ｓｐ６は、他の素子ブロック６２−６５が発揮する能力分布Ｓｐ２−Ｓｐ５より高い。この実施形態でも、先行する実施形態に共通の作用効果が得られる。

（他の実施形態）
ここに開示される発明は、その発明を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示される発明の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される発明のいくつかの技術的範囲は、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と解されるべきである。

例えば、上記実施形態では、低温系統１５と高温系統１６との両方を採用した。これに代えて、低温端１１または高温端１２と、熱源または熱負荷とを直接的に熱交換させるように構成されてもよい。

上記実施形態では、ＭＨＰ装置１によって車両用の空調装置４を提供した。これに代えて、住宅用の空調装置、食品などを貯蔵する冷蔵装置などを提供してもよい。

上記実施形態では、低温端１１と高温端１２とを固定した。これに代えて、低温端１１と高温端１２とを入れ替えるようにＭＨＰ装置２を運転してもよい。例えば、冷房用途においては熱交換器３が低温系統となるようにＭＨＰ装置２を運転し、暖房用途においては熱交換器３が高温系統となるようにＭＨＰ装置２を運転することができる。このような反転可能な運転は、磁場変調装置６と熱輸送装置７との位相を反転させることによって実現可能である。

上記実施形態では、磁力源７０の磁力の差、磁気的なギャップの差、素子ブロックの材料に起因する能力の差、または素子ブロックの体積の差によって能力分布に高低差を与えた。これに代えて、先行する実施形態に開示された多様な手法のふたつ以上を組み合わせることによって能力分布に高低差を与えてもよい。

上記実施形態では、低温端１１および高温端１２の両方に位置づけられた素子ブロックが発揮する磁気熱量効果を他の素子ブロックより高くするように能力分布の高低差を設定した。これに代えて、低温端１１または高温端１２の一方に位置づけられる素子ブロックだけが発揮する磁気熱量効果を他の素子ブロックが発揮する磁気熱量効果より高くしてもよい。また、中間高温端１３および／または中間低温端１４に位置づけられる素子ブロック６３、６４が発揮する磁気熱量効果を中央部の素子ブロック６２、６５が発揮する磁気熱量効果より高くしてもよい。これらの場合、低温端１１と中間高温端１３との間の複数のブロック、または中間低温端１４と高温端１２との間の複数のブロックが、発明による改良の対象とされる。このような構成は、ポンプ３０またはその周辺からの熱流入、または熱流出が大きい場合に、望ましい温度勾配を生成し、維持するために有効である。

１ 車両用空調装置、 ２ 磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ装置）、
３ 熱交換器、 ４ 熱交換器、 ５ 磁気熱量素子（ＭＣＥ素子）、
６ 磁場変調装置、 ７ 熱輸送装置、 ８ 制御装置、
１１ 低温端、 １２ 高温端、 １３ 中間高温端、 １４ 中間低温端、
１５ 低温系統、 １６ 高温系統、
２０ モータ、 ３０ ポンプ、
４０、５０ 磁気熱量装置ユニット（ＭＣＤユニット）、
４５、５５ 永久磁石、 ４９、５９ 部分ブロック群、
６０、３６０、４６０ ブロック群、 ６０ａ 素子片、 ６０ｂ 流路溝、
６１−６６、３６１、３６６、４６１、４６６ 素子ブロック、
７０、２７０、３７０ 磁力源、 ７１−７６ 永久磁石。

Claims (15)

1. 低温端（１１、１４）と高温端（１２、１３）との間に直列的に配列された複数の素子ブロックを有する磁気熱量素子（５）と、
   前記磁気熱量素子に供給される磁場が増減するように変調する磁場変調装置（６）とを備える熱磁気サイクル装置において、
   所定の大きさの磁気熱量効果（ΔＳ１）を発揮する第１の素子ブロック（６２−６５）と、
   前記第１の素子ブロックよりも高い磁気熱量効果（ΔＳ２）を発揮する第２の素子ブロック（３６１、３６６、４６１、４６６）とを有することを特徴とする熱磁気サイクル装置。
2. 前記第２の素子ブロックは、温度が変動しやすい部位に位置づけられることを特徴とする請求項１に記載の熱磁気サイクル装置。
3. 前記第２の素子ブロックは、前記低温端および／または前記高温端に位置づけられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。
4. 前記磁場変調装置は、前記第１の素子ブロックに与える磁場増減量より、前記第２の素子ブロックに与える磁場増減量を大きくすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
5. 前記磁場変調装置は、前記第１の素子ブロックに与える磁場より、前記第２の素子ブロックに与える磁場を大きくする磁力分布をもつ磁力源（７０）を有することを特徴とする請求項４に記載の熱磁気サイクル装置。
6. 複数の前記素子ブロックと、前記磁場変調装置とは、前記第１の素子ブロックに与える磁場より、前記第２の素子ブロックに与える磁場を大きくする磁気的なギャップを形成することを特徴とする請求項４に記載の熱磁気サイクル装置。
7. 前記第１の素子ブロックと前記第２の素子ブロックとの磁気熱量効果の差は、前記素子ブロックの材料、組成比率、または製造工程の差に起因することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
8. 前記第２の素子ブロックにおける磁気熱量効果材料の体積（Ｖｍ２）は、前記第１の素子ブロックにおける磁気熱量効果材料の体積（Ｖｍ１）より大きいことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
9. さらに、前記低温端と前記高温端との間において熱輸送媒体の往復流を生成させる熱輸送装置（７）を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
10. 前記磁場変調装置と前記熱輸送装置とは、前記磁気熱量素子をＡＭＲサイクルの素子として機能させるように、前記磁場の増減と、前記往復流とを同期させて供給することを特徴とする請求項９に記載の熱磁気サイクル装置。
11. 低温端（１１、１４）と高温端（１２、１３）との間に直列的に配列された複数の素子ブロックを有する磁気熱量素子において、
    所定の大きさの磁気熱量効果（ΔＳ１）を発揮する第１の素子ブロック（６２−６５）と、
    前記第１の素子ブロックよりも高い磁気熱量効果（ΔＳ２）を発揮する第２の素子ブロック（３６１、３６６、４６１、４６６）とを有することを特徴とする磁気熱量素子。
12. 前記第２の素子ブロックは、温度が変動しやすい部位に位置づけられることを特徴とする請求項１１に記載の磁気熱量素子。
13. 前記第２の素子ブロックは、前記低温端および／または前記高温端に位置づけられることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の磁気熱量素子。
14. 前記第１の素子ブロックと前記第２の素子ブロックとの磁気熱量効果の差は、前記素子ブロックの材料、組成比率、製造工程の差に起因することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の磁気熱量素子。
15. 前記第２の素子ブロックにおける磁気熱量効果材料の体積（Ｖｍ２）は、前記第１の素子ブロックにおける磁気熱量効果材料の体積（Ｖｍ１）より多いことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の磁気熱量素子。

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