JP2017044421A - Thermomagnetic cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性体の温度特性を利用する熱磁気サイクル装置に関する。 The present invention relates to a thermomagnetic cycle apparatus that utilizes temperature characteristics of a magnetic material.
磁性体からなる磁気熱量素子を収容する作業室が形成された容器と、容器に対して相対的に回転する熱輸送媒体の分配装置とを備える、熱磁気サイクル装置の一つである磁気冷凍機が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。このような装置では、容器と分配装置との相対的な回転移動により、作業室内に熱輸送媒体の往復流を生成するようになっている。
A magnetic refrigerator, which is one of thermomagnetic cycle devices, comprising a container in which a working chamber for accommodating a magnetocaloric element made of a magnetic material is formed, and a heat transport medium distribution device that rotates relative to the container. Is known (see, for example,
しかしながら、上記従来技術の熱磁気サイクル装置では、容器と容器に対する相対的移動体である分配装置との間から熱輸送媒体がリークする場合がある。熱輸送媒体のリーク量の増大は、熱輸送媒体を圧送するポンプへの入力エネルギーに対する出力エネルギーのロスを発生し、熱磁気サイクル装置の成績係数の低下を招く。 However, in the above-described prior art thermomagnetic cycle apparatus, the heat transport medium may leak from between the container and the distribution apparatus that is a relative moving body with respect to the container. An increase in the amount of leakage of the heat transport medium causes a loss of output energy relative to the input energy to the pump that pumps the heat transport medium, leading to a decrease in the coefficient of performance of the thermomagnetic cycle device.
本発明者らは、熱磁気サイクル装置からの熱輸送媒体のリーク量を低減する構成に関して鋭意検討を行なった。本発明者らは、容器と相対的移動体との間の隙間寸法を低減する構成に関して検討し、摩擦を抑制しつつ熱輸送媒体のリーク量の低減を目指した。容器と相対的移動体との間の隙間寸法を低減するにつれて、ポンプにより圧送され装置内部を流れる熱輸送媒体の装置外部へのリーク量が低減された。 The inventors of the present invention have intensively studied a configuration for reducing the amount of heat transport medium leakage from the thermomagnetic cycle apparatus. The present inventors have studied a configuration for reducing the gap size between the container and the relative moving body, and aimed to reduce the amount of leakage of the heat transport medium while suppressing friction. As the size of the gap between the container and the relative moving body was reduced, the amount of leakage of the heat transport medium pumped by the pump and flowing inside the apparatus to the outside of the apparatus was reduced.
ところが、隙間寸法を減少させた際に、熱輸送媒体の装置外部へのリーク量を低減した割には、思いの外、熱磁気サイクル装置の成績係数の向上が小さいという問題に直面した。本発明者らは、この問題点に関して更に鋭意検討を行ない、成績係数が思いの外向上しない原因が、容器と相対的移動体との間における熱輸送媒体の内部リークであることを見出した。ここで言う内部リークとは、装置内部において熱輸送媒体が熱輸送媒体流路をショートカットする熱輸送媒体の漏洩である。 However, when the gap size was reduced, unexpectedly, the improvement in the coefficient of performance of the thermomagnetism cycle device was small, although the leakage amount of the heat transport medium to the outside of the device was reduced. The inventors of the present invention have conducted further studies on this problem, and have found that the cause of the unexpected increase in the coefficient of performance is the internal leakage of the heat transport medium between the container and the relative moving body. The internal leak mentioned here is a leak of the heat transport medium in which the heat transport medium shortcuts the heat transport medium flow path inside the apparatus.
装置内には、容器と相対的移動体との間に渡って延びる複数の横断通路が形成されている。容器と相対的移動体との間の隙間寸法を低減すれば、横断通路と外部との圧力差による熱輸送媒体の隙間を介した外部へのリークは抑制できる。しかしながら、容器に対する相対的移動体の相対的な回転移動により、移動により連れ回された熱輸送媒体が複数の横断流路間において内部リークする。本発明者らは、容器と相対的移動体との相対的な移動に伴って隙間部で連れ回される熱輸送媒体の内部リークが、熱磁気サイクル装置の成績係数向上の阻害要因であることを見出した。 A plurality of transverse passages extending between the container and the relative moving body are formed in the apparatus. If the size of the gap between the container and the relative moving body is reduced, leakage to the outside through the gap of the heat transport medium due to the pressure difference between the transverse passage and the outside can be suppressed. However, due to the relative rotational movement of the relative moving body with respect to the container, the heat transport medium carried by the movement leaks internally between the plurality of transverse flow paths. The inventors of the present invention indicate that the internal leak of the heat transport medium that is rotated in the gap portion with the relative movement of the container and the relative moving body is an impediment to the improvement of the coefficient of performance of the thermomagnetic cycle device. I found.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、高い成績係数を実現することが可能な熱磁気サイクル装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said point, and aims at providing the thermomagnetic cycle apparatus which can implement | achieve a high coefficient of performance.
上記目的を達成するため、開示された発明の一つでは、
流路切換機構（１８）は、作業室（１１）に連通可能な第１連通室（２３ａ、２３ｂ、４１ａ、４１ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ）および第２連通室（２３ｃ、２３ｄ、４１ｃ、４１ｄ、２４３ａ、２４３ｂ）が形成されるとともに容器（７）に対して相対的回転移動する相対的移動体（２３、４１、２４３、４４１、５４１）を有し、第１連通室を含んで相対的移動体と容器との間に渡って延びる第１横断流路と、第２連通室を含んで相対的移動体と容器との間に渡って延びる第２横断流路と、を形成している。
In order to achieve the above object, in one of the disclosed inventions,
The flow path switching mechanism (18) includes a first communication chamber (23a, 23b, 41a, 41b, 243c, 243d) and a second communication chamber (23c, 23d, 41c, 41d, 243a) that can communicate with the work chamber (11). 243b) and a relative moving body (23, 41, 243, 441, 541) that rotates relative to the container (7) and includes the first communication chamber. A first transverse flow path extending between the container and the container, and a second transverse flow path including the second communication chamber and extending between the relative moving body and the container.
流路切換機構は、相対的回転移動により複数の作業室のうち第１連通室が連通する作業室および第２連通室が連通する作業室をそれぞれ変更することで接続状態を切換え、第１横断流路と第２横断流路とに作業室に対する逆方向の熱輸送媒体の流れを形成して、磁気熱量素子（１２）に対して熱輸送媒体を往復的に流す機構である。 The flow path switching mechanism switches the connection state by changing each of the work chamber connected to the first communication chamber and the work chamber connected to the second communication chamber among the plurality of work chambers by relative rotational movement. This is a mechanism for forming a flow of the heat transport medium in the reverse direction with respect to the working chamber in the flow path and the second transverse flow path, and reciprocating the heat transport medium to the magnetocaloric element (12).
熱磁気サイクル装置は、第１横断流路と第２横断流路との間における熱輸送媒体のリークである内部リークを抑制する内部リーク抑制機構（１９、４１９、５１９、２４５ｅ、Ｂ４３ｕ）を備える。 The thermomagnetism cycle device includes an internal leak suppression mechanism (19, 419, 519, 245e, B43u) that suppresses an internal leak, which is a leak of the heat transport medium, between the first transverse channel and the second transverse channel. .
これによると、流路切換機構の第１横断流路と第２横断流路との間における熱輸送媒体の漏洩である内部リークを、内部リーク抑制機構により抑制することができる。したがって、内部リークを抑制することで熱磁気サイクル装置の成績係数を向上させ、高い成績係数を実現することができる。 According to this, the internal leak that is the leakage of the heat transport medium between the first transverse flow path and the second transverse flow path of the flow path switching mechanism can be suppressed by the internal leak suppression mechanism. Therefore, the coefficient of performance of the thermomagnetic cycle device can be improved by suppressing internal leakage, and a high coefficient of performance can be realized.
開示された発明の他の一つでは、
流路切換機構は、第１横断流路において第１連通室の作業室側の端部開口をなす第１開口（２３ａ１、２３ｂ１、４１ａ１、４１ｂ１、４３ｃ１、４３ｄ１）と、第２横断流路において第２連通室の作業室側の端部開口をなす第２開口（２３ｃ１、２３ｄ１、４１ｃ１、４１ｄ１、４３ａ１、４３ｂ１）とを有しており、
内部リーク抑制機構は、第１開口と第２開口との相互の位置関係により、第１横断流路と第２横断流路との間における熱輸送媒体のリークを抑制する。
In another disclosed invention,
The flow path switching mechanism includes a first opening (23a1, 23b1, 41a1, 41b1, 43c1, 43d1) that forms an end opening on the working chamber side of the first communication chamber in the first cross flow path, and a second cross flow path. A second opening (23c1, 23d1, 41c1, 41d1, 43a1, 43b1) that forms an end opening on the working chamber side of the second communication chamber;
The internal leak suppression mechanism suppresses the leakage of the heat transport medium between the first transverse flow path and the second transverse flow path based on the mutual positional relationship between the first opening and the second opening.
これによると、相対的移動体の第１開口と第２開口との相互の位置関係により、内部リークを容易に抑制することができる。 According to this, internal leak can be easily suppressed by the mutual positional relationship between the first opening and the second opening of the relative moving body.
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。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.
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実施形態）
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、熱磁気サイクル装置を提供する。
(First embodiment)
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。
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。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(Active Magnetic Regenerator)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、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、例えば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、円柱状の外径をもつ。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。
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
流路切換機構１８は、回転する回転部分と、停止している停止部分との間にわたって延びる横断流路を形成している。流路切換機構１８は、回転部分と停止部分とを押し付けあうことにより横断流路のためのシールを提供するシール機構を備える。シール機構は、可動シール機構によって提供されている。
The flow
ロータ７は、回転部分として設けられている。ロータ７は、ＭＣＥ素子１２を収容するとともに、ロータ７の端面に開口した作業室１１を有する。シール機構は、ロータ７の端面に向けて押し付けられるように移動可能に支持されたピストン４１を備える。ピストン４１は、ロータ７が回転した際にロータ７に対して相対的回転移動する相対的移動体に相当する。ピストン４１に設けられた連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、ロータ７の端面に対向するように位置付けられ、開口を通して作業室１１と連通することによって横断流路を形成する。
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。この実施形態では、ピストン４１をロータ７の端面に向けて押し付けるように熱輸送媒体の圧力差をピストン４１に作用させる差圧機構が提供される。差圧機構は、ピストン４１と、溝２６ａと、シール部材４２とによって提供される。
The movable seal mechanism has a
ピストン４１をロータ７に向かって押し付ける付勢力の発生手段は、差圧機構に限定されるものではない。例えば、付勢力はスプリング等の弾性部材により与えられるものであってもよい。また、付勢力の発生手段は、例えば、差圧機構と弾性部材とを組み合わせたものでもよい。この付勢力の発生手段が発生する付勢力により、ピストン４１は、ロータ７の軸線方向の端面に押し付けられるとともに、ポンプボディ２３もロータ７の軸線方向の端面に押し付けられる。
The means for generating the urging force that presses the
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と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と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と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とステータ８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。例えば、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
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
この実施形態では、回転部分と停止部分との間の摩擦部分には低摩擦係数の材料が採用されている。具体的には、ロータ７とケース２１との間の摩擦部分（摺動部分）に低摩擦係数の材料が設けられている。ロータ７は、その両端面に低摩擦係数の材料を有する。ピストン４１は、その全体を低摩擦係数の材料によって形成することができる。ポンプボディ２３は、ロータ７の端面と対向する部位に低摩擦係数の材料を有することができる。低摩擦係数の材料は、流路切換機構１８を提供する部材に設けられている。低摩擦係数の材料は、摺動部分における摩擦を低減する摩擦低減部を提供する。よって、流路切換機構１８は、摩擦低減部を有している。低摩擦係数の材料は、摩擦係数が低い樹脂材料、例えばポリテトラフルオロエチレン系の樹脂によって提供することができる。また、低摩擦係数の材料は、低摩擦膜、例えば硬質炭素膜（ダイヤモンドライクカーボン膜：ＤＬＣ膜）によって提供することができる。低摩擦係数の材料は、摩擦に起因する発熱を抑制する発熱抑制部を提供する。よって、流路切換機構１８は、発熱抑制部を有している。
In this embodiment, a material having a low coefficient of friction is used for the friction portion between the rotating portion and the stop portion. Specifically, a material having a low friction coefficient is provided in a friction portion (sliding portion) between the
ピストン４１を含む可動シール機構は、ロータ７の両端のそれぞれにおいて流路切換機構１８を提供する。この構成では、ロータ７とポンプボディ２３との間、およびロータ７とピストン４１との間に横断流路が形成される。可動シール機構は、ロータ７とポンプボディ２３との間、およびロータ７とピストン４１との間に隙間が形成されることを許容する。この隙間は、その隙間に浸入する熱輸送媒体によって摩擦を抑制する。しかも、ピストン４１は、熱輸送媒体の圧力によってロータ７に押し付けられる。このため、ピストン４１は、ピストン４１を押し出すように作用する熱輸送媒体の圧力が高くなるほど、ロータ７に向けてより強く押し付けられる。この結果、ピストン４１は、隙間からの熱輸送媒体の漏洩を抑制しながら、摩擦の過剰な増加を抑制する。この可動シール機構は、摺動部分における摩擦を低減する摩擦低減部を提供する。よって、流路切換機構１８は、摩擦低減部を有している。可動シール機構は、摩擦に起因する発熱を抑制する発熱抑制部を提供する。よって、流路切換機構１８は、発熱抑制部を有している。
The movable seal mechanism including the
ケース２１は、ロータ７を収容する室を形成している。この室は、ポンプ１７の吸入口に間接的に連通している。このため、ケース２１は、ロータ７を収容するとともに、ポンプ１７の吸入口に連通する低圧室を区画形成している。可動シール機構は、それが提供する隙間を通して熱輸送媒体がわずかに漏れ出すことを許容する。可動シール機構を通して漏れ出た熱輸送媒体は、低圧室に受け入れられ、ポンプ１７に吸入される。低圧室は、熱輸送媒体を溜めるリザーバでもある。よって、この構成によると、流路切換機構１８の摺動部分には隙間が設けられており、流路切換機構１８の直近に配置されたリザーバが、上記隙間を通して漏れ出した熱輸送媒体を受ける。しかも、熱輸送媒体の圧力が高くなるほど、隙間が小さくなるように可動シール機構が機能するから、熱輸送媒体の漏れ量は、隙間を形成する部位における摩擦を抑制するために必要な適量に制御される。
The
このように可動シール機構は、摺動部分における回転部分（ロータ７）と回転部分に対する相対的移動体である停止部分（ポンプボディ２３、ピストン４１）とを互いに押し付ける押付力を調節する調節機構を提供している。可動シール機構は、作業室１１内の熱輸送媒体の圧力が高くなるほど、押付力を強くする。別の観点では、可動シール機構は、作業室１１内の熱輸送媒体の圧力が低いと小さい押付力を発生するから、摺動部分における押付力を抑制する抑制部とも呼ぶことができる。
Thus, the movable seal mechanism is an adjustment mechanism that adjusts the pressing force that presses the rotating portion (rotor 7) in the sliding portion and the stop portion (pump
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位置または第２位置に配置された永久磁石を有する磁力源１３を備える。
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
本実施形態のＭＨＰ装置２は、装置内部において熱輸送媒体が熱輸送媒体流路をショートカットする熱輸送媒体のリークである内部リークを抑制するための内部リーク抑制機構１９を備えている。内部リーク抑制機構１９は、第１群の連通室２３ａ、２３ｂ、４１ａ、４１ｂの作業室１１側の端部開口と、第２群の連通室２３ｃ、２３ｄ、４１ｃ、４１ｄの作業室１１側の端部開口との相互の位置関係により提供される。
The
図１２は、ピストン４１を容器７側から見た平面図である。図示された円周状の面は、ピストン４１の外面のうち、ロータ７の回転軸線方向の端面に対向する対向面である。ピストン４１は、この対向面がロータ７の端面に押し付けられるように付勢される。ピストン４１は、ロータ７と同軸上に配置される。以下の説明において、ロータ７の回転軸線方向を、単に回転軸線方向、軸線方向または軸方向と呼ぶ場合がある。また、ロータ７が回転する方向を、単に回転方向または周方向と呼ぶ場合がある。また、ロータ７の径方向を単に径方向と呼ぶ場合がある。
FIG. 12 is a plan view of the
図１２に示すように、ピストン４１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４１ａ、４１ｂと、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４１ｃ、４１ｄとを有する。連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、いずれも、ロータ７側の作業室１１の端部開口と接続する端部開口を有している。連通室４１ａの作業室１１側の端部開口４１ａ１と連通室４１ｂの作業室１１側の端部開口４１ｂ１とは、同一形状をなしている。端部開口４１ａ１と端部開口４１ｂ１とは、回転軸線を中心に対称の位置にある。また、連通室４１ｃの作業室１１側の端部開口４１ｃ１と連通室４１ｄの作業室１１側の端部開口４１ｄ１とは、同一形状をなしている。端部開口４１ｃ１と端部開口４１ｄ１とは、回転軸線を中心に対称の位置にある。端部開口４１ａ１、４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｄ１は、いずれも周方向に延びる円弧状の開口を形成している。端部開口４１ａ１、４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｄ１は、いずれもほぼ同一幅で周方向に延びている。端部開口４１ａ１、４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｄ１は、それぞれの開口全域が作業室１１に臨むことが可能な位置に形成されている。
As shown in FIG. 12, the
本例では、端部開口４１ａ１、４１ｂ１、４１ｃ１、４１ｄ１は、互いに、ピストン４１の径方向における幅が同一となっており、ピストン４１の周方向における形成角度範囲が同一となっている。したがって、端部開口４１ａ１、４１ｂ１よりもロータ７の回転軸線に近い内径側に位置付けられた端部開口４１ｃ１、４１ｄ１の方が、周方向の長さが若干短くなっている。
In the present example, the end openings 41a1, 41b1, 41c1, and 41d1 have the same width in the radial direction of the
径方向における端部開口４１ａ１、４１ｂ１の中心を通り径方向に延びる中心線ＣＬ１と、径方向における端部開口４１ｃ１、４１ｄ１の中心を通り径方向に延びる中心線ＣＬ２とは、径方向にずれている。 A center line CL1 extending in the radial direction through the centers of the end openings 41a1 and 41b1 in the radial direction and a center line CL2 extending in the radial direction through the centers of the end openings 41c1 and 41d1 in the radial direction are shifted in the radial direction. Yes.
図１２において符号ＡＲ１を付した領域は、ロータ７とピストン４１とが相対的回転移動する際の端部開口４１ａ１、４１ｂ１の相対的移動軌跡である。また、図１２において符号ＡＲ２を付した領域は、ロータ７とピストン４１とが相対的回転移動する際の端部開口４１ｃ１、４１ｄ１の相対的移動軌跡である。相対的移動軌跡は、相対的に移動する相手側部材を基準にした移動軌跡である。ピストン４１の端部開口の相対的移動軌跡は、ピストン４１に対して相対的に移動するロータ７を基準とした端部開口の移動軌跡である。
In FIG. 12, an area denoted by reference numeral AR <b> 1 is a relative movement locus of the
相対的移動軌跡ＡＲ１と相対的移動軌跡ＡＲ２とは、重複していない。端部開口４１ａ１、４１ｂ１は、全部が、相対的移動軌跡ＡＲ２と重なっていない。端部開口４１ｃ１、４１ｄ１は、全部が、相対的移動軌跡ＡＲ１と重なっていない。中心線ＣＬ１は、相対的移動軌跡ＡＲ１の中心線でもある。また、中心線ＣＬ２は、相対的移動軌跡ＡＲ２の中心線でもある。 The relative movement locus AR1 and the relative movement locus AR2 do not overlap. The end openings 41a1 and 41b1 do not entirely overlap with the relative movement locus AR2. The end openings 41c1 and 41d1 do not all overlap with the relative movement locus AR1. The center line CL1 is also the center line of the relative movement locus AR1. The center line CL2 is also the center line of the relative movement locus AR2.
上述したように、流路切換機構１８の相対的移動体であるピストン４１には、作業室１１に連通可能な連通室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが形成されている。連通室４１ａ、４１ｂは、本実施形態における第１連通室に相当する。連通室４１ａを含んでピストン４１とロータ７との間に渡って延びる横断流路、および、連通室４１ｂを含んでピストン４１とロータ７との間に渡って延びる横断流路が、本実施形態における第１横断流路に相当する。端部開口４１ａ１、４１ｂ１は、第１横断流路において第１連通室の作業室１１側の端部開口をなす第１開口に相当する。相対的移動軌跡ＡＲ１は、第１移動軌跡に相当する。
As described above, the
また、連通室４１ｃ、４１ｄは、本実施形態における第２連通室に相当する。連通室４１ｃを含んでピストン４１とロータ７との間に渡って延びる横断流路、および、連通室４１ｄを含んでピストン４１とロータ７との間に渡って延びる横断流路が、本実施形態における第２横断流路に相当する。端部開口４１ｃ１、４１ｄ１は、第２横断流路において第２連通室の作業室１１側の端部開口をなす第２開口に相当する。相対的移動軌跡ＡＲ２は、第２移動軌跡に相当する。
The
第１連通室を含む第１横断流路と第２連通室を含む第２横断流路とには、作業室１１に対する逆方向の熱輸送媒体の流れが形成される。流路切換機構１８は、ピストン４１とロータ７との相対的回転移動により第１連通室が連通する作業室１１と第２連通室に連通する作業室１１とを変更する。これにより、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。
In the first transverse flow path including the first communication chamber and the second transverse flow path including the second communication chamber, a flow of the heat transport medium in the opposite direction to the
図１３は、ポンプボディ２３を容器７側から見た平面図である。図示された円周状の面は、ポンプボディ２３の外面のうち、ロータ７の回転軸線方向の端面に対向する対向面である。ポンプボディ２３は、この対向面がロータ７の端面に押し付けられるように付勢される。ポンプボディ２３は、ロータ７と同軸上に配置される。
FIG. 13 is a plan view of the
図１３に示すように、ポンプボディ２３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と、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とを有する。連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、いずれも、ロータ７側の作業室１１の端部開口と接続する端部開口を有している。連通室２３ａの作業室１１側の端部開口２３ａ１と連通室２３ｂの作業室１１側の端部開口２３ｂ１とは、同一形状をなしている。端部開口２３ａ１と端部開口２３ｂ１とは、回転軸線を中心に対称の位置にある。また、連通室２３ｃの作業室１１側の端部開口２３ｃ１と連通室２３ｄの作業室１１側の端部開口２３ｄ１とは、同一形状をなしている。端部開口２３ｃ１と端部開口２３ｄ１とは、回転軸線を中心に対称の位置にある。端部開口２３ａ１、２３ｂ１、２３ｃ１、２３ｄ１は、いずれも周方向に延びる円弧状の開口を形成している。端部開口２３ａ１、２３ｂ１、２３ｃ１、２３ｄ１は、いずれもほぼ同一幅で周方向に延びている。端部開口２３ａ１、２３ｂ１、２３ｃ１、２３ｄ１は、それぞれの開口全域が作業室１１に臨むことが可能な位置に形成されている。
As shown in FIG. 13, the
本例では、端部開口２３ａ１、２３ｂ１、２３ｃ１、２３ｄ１は、互いに、ポンプボディ２３の径方向における幅が同一となっており、ポンプボディ２３の周方向における形成角度範囲が同一となっている。したがって、端部開口２３ａ１、２３ｂ１よりもロータ７の回転軸線に近い内径側に位置付けられた端部開口２３ｃ１、２３ｄ１の方が、周方向の長さが若干短くなっている。
In the present example, the end openings 23a1, 23b1, 23c1, and 23d1 have the same width in the radial direction of the
径方向における端部開口２３ａ１、２３ｂ１の中心を通り径方向に延びる中心線ＣＬ３と、径方向における端部開口２３ｃ１、２３ｄ１の中心を通り径方向に延びる中心線ＣＬ４とは、径方向にずれている。 A center line CL3 extending in the radial direction through the centers of the end openings 23a1, 23b1 in the radial direction and a center line CL4 extending in the radial direction through the centers of the end openings 23c1, 23d1 in the radial direction are shifted in the radial direction. Yes.
図１３において符号ＡＲ３を付した領域は、ロータ７とポンプボディ２３とが相対的回転移動する際の端部開口２３ａ１、２３ｂ１の相対的移動軌跡である。また、図１３において符号ＡＲ４を付した領域は、ロータ７とポンプボディ２３とが相対的回転移動する際の端部開口２３ｃ１、２３ｄ１の相対的移動軌跡である。相対的移動軌跡ＡＲ３と相対的移動軌跡ＡＲ４とは、重複していない。端部開口２３ａ１、２３ｂ１は、全部が、相対的移動軌跡ＡＲ４と重なっていない。端部開口２３ｃ１、２３ｄ１は、全部が、相対的移動軌跡ＡＲ３と重なっていない。中心線ＣＬ３は、相対的移動軌跡ＡＲ３の中心線でもある。また、中心線ＣＬ４は、相対的移動軌跡ＡＲ４の中心線でもある。
In FIG. 13, an area denoted by reference numeral AR3 is a relative movement locus of the end openings 23a1 and 23b1 when the
上述したように、流路切換機構１８の相対的移動体であるポンプボディ２３には、作業室１１に連通可能な連通室２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが形成されている。連通室２３ａ、２３ｂは、本実施形態における第１連通室に相当する。連通室２３ａを含んでポンプボディ２３とロータ７との間に渡って延びる横断流路、および、連通室２３ｂを含んでポンプボディ２３とロータ７との間に渡って延びる横断流路が、本実施形態における第１横断流路に相当する。端部開口２３ａ１、２３ｂ１は、第１横断流路において第１連通室の作業室１１側の端部開口をなす第１開口に相当する。相対的移動軌跡ＡＲ３は、第１移動軌跡に相当する。
As described above, the
また、連通室２３ｃ、２３ｄは、本実施形態における第２連通室に相当する。連通室２３ｃを含んでポンプボディ２３とロータ７との間に渡って延びる横断流路、および、連通室２３ｄを含んでポンプボディ２３とロータ７との間に渡って延びる横断流路が、本実施形態における第２横断流路に相当する。端部開口２３ｃ１、２３ｄ１は、第２横断流路において第２連通室の作業室１１側の端部開口をなす第２開口に相当する。相対的移動軌跡ＡＲ４は、第２移動軌跡に相当する。
The
第１連通室を含む第１横断流路と第２連通室を含む第２横断流路とには、作業室１１に対する逆方向の熱輸送媒体の流れが形成される。流路切換機構１８は、ポンプボディ２３とロータ７との相対的回転移動により第１連通室が連通する作業室１１と第２連通室に連通する作業室１１とを変更する。これにより、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。
In the first transverse flow path including the first communication chamber and the second transverse flow path including the second communication chamber, a flow of the heat transport medium in the opposite direction to 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
ＭＨＰ装置２の流路切換機構１８のうちポンプボディ２３側の部分では、熱輸送媒体の流れ経路において、連通室２３ａ、２３ｂを含む第１横断流路よりも連通室２３ｃ、２３ｄを含む第２横断流路の方がポンプ１７の吐出口に近い。第２横断流路は、ポンプ１７の吐出口よりも下流側、かつ、第１横断流路よりも上流側にある。したがって、連通室２３ａ、２３ｂを含む第１横断流路よりも連通室２３ｃ、２３ｄを含む第２横断流路に高圧の熱輸送媒体が流通される。また、流路切換機構１８のうちピストン４１側の部分では、熱輸送媒体の流れ経路において、連通室４１ａ、４１ｂを含む第１横断流路よりも連通室４１ｃ、４１ｄを含む第２横断流路の方がポンプ１７の吐出口に近い。こちらの場合も、第２横断流路は、ポンプ１７の吐出口よりも下流側、かつ、第１横断流路よりも上流側にある。したがって、連通室４１ａ、４１ｂを含む第１横断流路よりも連通室４１ｃ、４１ｄを含む第２横断流路に高圧の熱輸送媒体が流通される。
In the part of the flow
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
本実施形態によると、流路切換機構１８は、作業室１１に連通可能な第１連通室および第２連通室が形成されるとともに容器７に対して相対的回転移動する相対的移動体であるポンプボディ２３およびピストン４１を有している。流路切換機構１８は、第１連通室を含んで相対的移動体と容器７との間に渡って延びる第１横断流路と、第２連通室を含んで相対的移動体と容器７との間に渡って延びる第２横断流路とを形成している。
According to the present embodiment, the flow
流路切換機構１８は、容器７と相対的移動体との相対的回転移動により、複数の作業室１１のうち第１連通室が連通する作業室１１および第２連通室が連通する作業室１１をそれぞれ変更して、熱輸送媒体の流れ経路と作業室１１との接続状態を切換える。流路切換機構１８は、第１横断流路と第２横断流路とに作業室１１に対する逆方向の熱輸送媒体の流れを形成する。これにより、ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子１２に対して熱輸送媒体を往復的に流す。ＭＨＰ装置２は、第１横断流路と第２横断流路との間における熱輸送媒体のリークである内部リークを抑制する内部リーク抑制機構１９を備えている。ＭＨＰ装置２は流路切換機構１８の構成の一部として内部リーク抑制機構１９を備えている。
The flow
これによると、流路切換機構１８の第１横断流路と第２横断流路との間における熱輸送媒体の漏洩である内部リークを、内部リーク抑制機構１９により抑制することができる。したがって、内部リークを抑制することでＭＨＰ装置２の成績係数を向上させ、高い成績係数を実現することができる。
According to this, the internal leak that is the leakage of the heat transport medium between the first transverse flow path and the second transverse flow path of the flow
また、本実施形態では、流路切換機構１８は、第１横断流路において第１連通室の作業室１１側の端部開口をなす第１開口と、第２横断流路において第２連通室の作業室１１側の端部開口をなす第２開口とを有している。そして、内部リーク抑制機構１９は、第１開口と第２開口との相互の位置関係により、第１横断流路と第２横断流路との間における熱輸送媒体のリークを抑制する。これによると、相対的移動体の第１開口と第２開口との相互の位置関係により、容易に内部リークを抑制することができる。
In the present embodiment, the flow
また、本実施形態では、第１開口の少なくとも一部が相対的移動軌跡ＡＲ２、ＡＲ４に重複しないように、第１開口と第２開口とは、容器７と相対的移動体とが相対的回転移動する方向に直交する方向の一つである径方向に相互にずれて配置されている。これによると、第１開口の少なくとも一部は、第２開口の相対的移動軌跡である第２移動軌跡と重ならない。したがって、相対的回転移動に伴って連れ回されて第１開口から容器７と相対的移動体との間に進入する熱輸送媒体のうち、第１開口の第２移動軌跡と重ならない部分から進入する熱輸送媒体は、第２開口に到達し難い。これにより、内部リークを抑制することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、第２開口の少なくとも一部が相対的移動軌跡ＡＲ１、ＡＲ３に重複しないように、第１開口と第２開口とは、容器７と相対的移動体とが相対的回転移動する方向に直交する方向の一つである径方向に相互にずれて配置されている。これによると、第２開口の少なくとも一部は、第１開口の相対的移動軌跡である第１移動軌跡と重ならない。したがって、相対的回転移動に伴って連れ回されて第２開口から容器７と相対的移動体との間に進入する熱輸送媒体のうち、第２開口の第１移動軌跡と重ならない部分から進入する熱輸送媒体は、第１開口に到達し難い。これにより、一層内部リークを抑制することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、第１移動軌跡と第２移動軌跡とが重複しないように、第１開口と第２開口とは、容器７と相対的移動体とが相対的回転移動する方向に直交する方向の一つである径方向に相互にずれて配置されている。これによると、第１移動軌跡と第２移動軌跡とが重ならない。すなわち、第１開口の全部が第２移動軌跡と重ならず、かつ、第２開口の全部が第１移動軌跡と重ならない。したがって、相対的回転移動に伴って連れ回されて第１開口から容器と相対的移動体との間に進入する熱輸送媒体は、第２開口に到達し難い。また、相対的回転移動に伴って連れ回されて第２開口から容器と相対的移動体との間に進入する熱輸送媒体は、第１開口に到達し難い。これにより、一層確実に内部リークを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the first opening and the second opening are orthogonal to the direction in which the
ここで、本発明者らが本発明に至る際に見出した知見と、本実施形態の作用効果との関係について説明する。 Here, the relationship between the findings found by the present inventors when reaching the present invention and the operational effects of the present embodiment will be described.
本発明者らは、容器７と相対的移動体との間の隙間、すなわち、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との間の隙間の寸法を低減する構成について検討した。容器７と相対的移動体との間の隙間寸法は、熱輸送媒体の装置外部へのリークである外部リークに大きく影響する。装置内部を流れる熱輸送媒体は、ポンプ１７に圧送されるため装置外部に対して比較的高圧である。したがって、隙間寸法が大きいと、装置内外の圧力勾配により外部リーク量が極めて大きくなり、ＭＨＰ装置２の成績係数の低下を招く。ここで、成績係数とは、ポンプ１７等の駆動のための入力エネルギーに対するＭＨＰ装置２からの熱出力エネルギーの比である。容器７と相対的移動体との間の隙間寸法を低減するにつれて、ポンプ１７により圧送され装置内部を流れる熱輸送媒体の装置外部へのリーク量が低減され、成績係数も向上した。
The inventors have a gap between the
ところが、隙間寸法を極めて小さくしていった際に、熱輸送媒体の外部リーク量が低減できた割には、ＭＨＰ装置２の成績係数の向上が頭打ちになるという現象が発生した。本発明者らは、この現象を解明するために実験やシミュレーション等を鋭意実行し、成績係数の頭打ちの原因が、容器７と相対的移動体との間における熱輸送媒体の内部リークであることを見出した。ここで言う内部リークとは、装置内部において熱輸送媒体が熱輸送媒体流路をショートカットする熱輸送媒体のリークである。内部リークは、ショートカットする熱輸送媒体が熱出力に寄与し難く、外部リーク程ではないが成績係数に影響する。本発明者らは、内部リークを抑制することで、更なる成績係数の向上が可能であることを見出した。
However, when the gap size was made extremely small, the phenomenon that the improvement in the coefficient of performance of the
本実施形態では、内部リーク抑制機構１９により熱輸送媒体の内部リークを抑制することができる。したがって、内部リークを抑制することでＭＨＰ装置２の成績係数を向上させ、高い成績係数を実現することができる。
In the present embodiment, the internal
本発明者らは、更に内部リークのメカニズムに関しても解析を行なった。内部リークは、例えば、容器７と相対的移動体との間の隙間を介して、第１、第２横断流路間を熱輸送媒体が移動することにより発生する。本発明の内部リーク抑制機構を適用しない比較例の場合には、図１４に実線で示すような内部リークが発生する。この比較例は、第１開口の相対的移動軌跡と第２開口との相対的移動軌跡とが全く一致する点以外は、本例のＭＨＰ装置２と同様のものである。比較例では、隙間寸法を０．００５〜０．０１ｍｍ程度まで小さくしても、内部リーク量が充分に抑制できない。
The inventors further analyzed the internal leak mechanism. The internal leak occurs, for example, when the heat transport medium moves between the first and second transverse flow paths via a gap between the
本発明者らは、内部リークが、隙間部における２つの流れモードによるものであることに着目した。壁面同士が相対的移動する隙間部においては、例えばポアズイユ流れのような圧力勾配による流れと、例えばクエット流れのような壁面のずれ運動に伴う連れ回り流れとが形成される。比較例における内部リーク量は、図１４に破線で示す圧力勾配流れ分と、一点鎖線で示す連れ回り流れ分との和になる。 The inventors have noted that the internal leak is due to two flow modes in the gap. In the gap where the wall surfaces move relative to each other, a flow due to a pressure gradient such as a Poiseuille flow and a follower flow associated with a displacement movement of the wall surface such as a Couette flow are formed. The internal leak amount in the comparative example is the sum of the pressure gradient flow component indicated by the broken line in FIG. 14 and the accompanying flow component indicated by the alternate long and short dash line.
図１４から明らかなように、隙間寸法を極めて小さくした場合には、圧力勾配に起因する内部リークに対して連れ回りに起因する内部リークが優位になる。したがって、隙間寸法を０．００５〜０．０１ｍｍ程度にまで小さくした場合には、隙間部における熱輸送媒体の連れ回りによる内部リークを抑制することが有効であることを見出した。 As can be seen from FIG. 14, when the gap size is extremely small, the internal leak due to the rotation is superior to the internal leak due to the pressure gradient. Therefore, it has been found that when the gap size is reduced to about 0.005 to 0.01 mm, it is effective to suppress internal leakage due to the accompanying heat transport medium in the gap portion.
本実施形態では、内部リーク抑制機構１９は、第１開口と第２開口との相互の位置関係により、連れ回り流れに起因する熱輸送媒体の移動を抑制して第１横断流路と第２横断流路との間における熱輸送媒体のリークを抑制する。これによると、相対的移動体の第１開口と第２開口との相互の位置関係により、容易に内部リークを抑制することができる。本実施形態では、隙間寸法０．００５〜０．０１ｍｍの範囲において、内部リーク抑制機構１９を設けることにより、内部リーク量を約十分の一にまで低減できることを確認している。
In the present embodiment, the internal
本実施形態では、ＭＨＰ装置２の第１、第２横断流路間に圧力差がある構成であったが、第１、第２横断流路間に圧力差がない場合であっても、熱輸送媒体の連れ回り流れは発生する。したがって、圧力差がない横断流路間であっても、内部リーク抑制機構１９を適用することは有効である。
In the present embodiment, the pressure difference between the first and second transverse flow paths of the
また、本実施形態のＭＨＰ装置２によれば、以下に述べる効果も得ることができる。
Moreover, according to the
本実施形態によると、容器７は、容器７と相対的移動体とが相対的回転移動する際の回転軸線方向の端面に開口した作業室１１を有している。そして、相対的移動体は、容器７の軸線方向端面に押し付けられて、容器７の軸線方向端面に対向する対向面に、第１開口および第２開口が開口している。これによると、相対的移動体を容器７の軸線方向端面に押し付けて、容器７と相対的移動体との間の隙間寸法を比較的小さくする構成をなすことが容易である。したがって、熱輸送媒体の内部リークおよび外部リークを共に抑制することが容易である。また、ＭＨＰ装置２の径方向の体格が大きくなることを抑制し易い。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態によると、流路切換機構１８は、第１横断流路よりも第２横断流路に高圧の熱輸送媒体を流通するものである。そして、第２開口は、第１開口よりも、容器７と相対的移動体とが相対的回転移動する際の回転軸線に近い位置に形成されている。これによると、第１開口と第２開口との形成角度範囲を同一とした場合には、第２開口の周方向長さを第１開口の周方向長さよりも短くすることができる。したがって、第１開口よりも高圧の熱輸送媒体が流れる第２開口からの外部リークを抑制し易い。
Moreover, according to this embodiment, the flow
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
なお、本実施形態では、ポンプ１７は作業室１１の高温端側の熱輸送媒体の流れ経路に設けられていたが、これに限定されるものではない。作業室１１の低温端側の熱輸送媒体の流れ経路にポンプを設けてもかまわない。また、熱輸送媒体の流れ経路に２つ以上のポンプを設けて、熱輸送媒体を流れ経路に対して一方向に流すものであってもよい。作業室１１の高温端側の熱輸送媒体の流れ経路と、作業室１１の低温端側の熱輸送媒体の流れ経路とに、それぞれポンプを設けてもかまわない。
In the present embodiment, the
（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。この実施形態は、先行または後続の実施形態の一部分に適用することができる。図１５は、この実施形態に係る可動シール機構を示す分解斜視図である。図１６は、可動シール機構の断面図であり、第１連通室の形成部位を示している。図１７は、可動シール機構の断面図であり、第２連通室の形成部位を示している。図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ部の拡大図である。図１９は、シールプレート２４３をロータ７側から見た平面図である。先行する実施形態の要素と同一または対応する要素には同一の符号が付されており、先行する説明を参照することができる。
(Second Embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. This embodiment can be applied to a portion of the preceding or subsequent embodiments. FIG. 15 is an exploded perspective view showing the movable seal mechanism according to this embodiment. FIG. 16 is a cross-sectional view of the movable seal mechanism and shows a site where the first communication chamber is formed. FIG. 17 is a cross-sectional view of the movable seal mechanism and shows a site where the second communication chamber is formed. FIG. 18 is an enlarged view of a portion XVIII in FIG. FIG. 19 is a plan view of the
これらの図には、ハウジング６のポンプボディ２３に配置された可動シール機構が図示されている。可動シール機構は、リアボディ２６内に設けられてもよい。可動シール機構は、ロータ７の一方の端部、および／または他方の端部に設けることができる。
In these drawings, the movable seal mechanism disposed in the
この実施形態では、ポンプボディ２３側が低温端となるようにＭＨＰ装置２が構成される。具体的には、ポンプボディ２３側が低温端となるように、磁場変調装置１４、および熱輸送装置１６が構成されている。ポンプボディ２３側に配置される熱交換器３が低温側熱交換器である。ポンプボディ２３側の通路には、ポンプ１７から吐出された比較的高圧の熱輸送媒体が供給される。このような高圧の熱輸送媒体に起因して、熱輸送媒体の漏洩量が多くなる傾向があらわれる。一方で、低温側熱交換器が配置される低温端においては、熱輸送媒体の粘度が高くなる。粘度が高い場合、熱輸送媒体の漏洩量が少なくなる傾向があらわれる。この実施形態では、低温端が高圧側に位置づけられるから、熱輸送媒体の漏洩が抑制されやすい。
In this embodiment, the
図１５、図１６および図１７において、可動シール機構は、シールプレート２４３と、伸縮部材２４４とによってピストンを提供する。シールプレート２４３と伸縮部材２４４とは、ハウジング６のポンプボディ２３に配置されている。ポンプボディ２３は、シールプレート２４３を収容する環状の収容室２３ｇを有する。収容室２３ｇは、凹部として形成されている。ポンプボディ２３は、複数の伸縮部材２４４を収容する複数の収容室２３ｈを有する。収容室２３ｈは、収容室２３ｇの底部に凹部として形成されている。ポンプボディ２３は、非磁性の金属製である。
In FIGS. 15, 16, and 17, the movable seal mechanism provides a piston by a
シールプレート２４３は、ロータ７の枠体７１と対向して配置される環状の部材である。シールプレート２４３は、停止側シール部材とも呼ばれる。シールプレート２４３は、非磁性の金属製である。シールプレート２４３の表面には、摩耗を抑制するための表面処理が施されている。シールプレート２４３は、例えば、ステンレス製である。
The
シールプレート２４３は、先行する実施形態の連通室４１ａ〜４１ｄに対応する連通室２４３ａ〜２４３ｄを有する。連通室２４３ａ〜２４３ｄのそれぞれは、シールプレート２４３の一方の面において、ロータ７に向けて開口している。連通室２４３ａ〜２４３ｄのそれぞれは、シールプレート２４３の他方の面において、連通開口２４３ｒによって開口している。連通室２４３ａ〜２４３ｄのそれぞれは、対応する連通開口２４３ｒと連通している。
The
連通室２４３ａ、２４３ｂに対応付けられた連通開口２４３ｒの数は、連通室２４３ｃ、２４３ｄに対応付けられた連通開口２４３ｒの数より多い。連通室２４３ａ、２４３ｂは、連通室２４３ｃ、２４３ｄより、高圧の熱輸送媒体が流れ、熱輸送媒体の外部への漏洩を生じやすい。連通開口２４３ｒの数は、後述の伸縮部材２４４の数と対応している。伸縮部材２４４の数は、シールプレート２４３を押す力の差を生じさせる。この押す力の差は、熱輸送媒体の漏洩を抑制するために貢献する。例えば、伸縮部材２４４の数は、熱輸送媒体の粘度が低い高温端において強い押付力を発生させるように設定することができる。
The number of
伸縮部材２４４は、蛇腹状の側壁を有する管状の部材である。伸縮部材２４４は、非磁性の金属製である。伸縮部材２４４は、内部に導入される熱輸送媒体の圧力によって伸長する。さらに、伸縮部材２４４は、蛇腹状の側壁によってバネとしての機能を発揮する。伸縮部材２４４は、ベローズ部材とも呼ばれる。伸縮部材２４４の一端は、連通開口２４３ｒに接続されている。伸縮部材２４４の他端は、ポンプボディ２３の通路に接続されている。伸縮部材２４４は、ハウジング６内の複数の流路と、それに対応付けられたシールプレート２４３の連通室２４３ａ〜２４３ｄとを連通するための通路部材である。さらに、伸縮部材２４４は、シールプレート２４３をロータ７に向けて押し付ける押付力発生部材でもある。伸縮部材２４４は、蛇腹状の側壁に代えて、弾性変形可能な材料製の側壁を備えることができる。例えば、伸縮部材２４４は、ゴムまたは樹脂によって形成されてもよい。
The
伸縮部材２４４は、ハウジング６とシールプレート２４３との間に、やや圧縮された状態で収容されている。よって、伸縮部材２４４は、自らのバネ力によって、シールプレート２４３をロータ７に向けて押し付ける。さらに、伸縮部材２４４内に加圧された熱輸送媒体が導入されると、伸縮部材２４４は伸長し、熱輸送媒体の圧力によって、シールプレート２４３をロータ７に向けて押し付ける。
The
シールプレート２４３は、収容室２３ｇ内において径方向および軸方向の両方に関してわずかに移動可能に収容されている。例えば、シールプレート２４３は、収容室２３ｇ内においてやや傾くことができる。さらに、複数の伸縮部材２４４は、自らが変形することによって、シールプレート２４３の径方向および軸方向の両方に関する移動を許容する。言い換えると、ハウジング６および伸縮部材２４４は、シールプレート２４３を径方向および軸方向の両方に関して拘束することなく支持するフロート支持構造を提供する。フロート支持構造によって支持されたシールプレート２４３は、ロータ７との接触状態を維持するように変位することができる。この結果、複数の部品の寸法の誤差、および複数の部品の組立に誤差があっても、必要なシール性能を発揮するようにシールプレート２４３とロータ７との接触状態が適合的に調節される。
The
ロータ７は、リング部材２４５を備える。リング部材２４５は、ロータ７の枠体７１の端部に設けられている。リング部材２４５は、枠体７１の端面に接着されている。リング部材２４５は、シールプレート２４３の端面２４３ｓと接触する。ロータ７が回転すると、リング部材２４５も回転する。リング部材２４５は、端面２４３ｓに接触しながら、摺動する。リング部材２４５は、回転側シール部材とも呼ばれる。シールプレート２４３とリング部材２４５とは、ロータ７の回転を許容しながら、シールプレート２４３とロータ７とにわたって延びる流路を区画形成する。リング部材２４５は、枠体７１よりも耐摩耗性に優れた材料によって形成されている。リング部材２４５は、非磁性の材料により形成されている。例えば、リング部材２４５は、非磁性の金属製である。
The
図１８において、リング部材２４５は、ボディ２４５ａを有する。ボディ２４５ａは、枠体７１が提供する通路に対応する通路を提供する。ボディ２４５ａは、非磁性の金属製である。ボディ２４５ａは、エンドチップ、または爪部材とも呼ばれる。ボディ２４５ａは、シールプレート２４３との間において所定のシール性能を提供するための平面度と、シールプレート２４３との摩擦に耐えうる硬さとを有する材料で作られている。
In FIG. 18, the
ボディ２４５ａは、ＭＣＥ素子１２を枠体７１内の作業室１１に保持するための保持部材を備える。この実施形態では、ＭＣＥ素子１２は、小片状またはペレット状と呼びうる形状である。保持部材は、ＭＣＥ素子１２を枠体７１内に保持するためのメッシュ体２４５ｂと、メッシュ体２４５ｂをボディ２４５ａに固定するためのリテーナリング２４５ｃとを有する。
The
ボディ２４５ａは、台形の断面を有する。ボディ２４５ａは、台形の下面において枠体７１と接続されている。ボディ２４５ａは、台形の頂面においてシールプレート２４３と接触する。ボディ２４５ａは、シールプレート２４３と対向する部位に、接触部２４５ｄと、非接触部２４５ｅとを有する。
The
接触部２４５ｄは、シールプレート２４３とボディ２４５ａとの間の環状の対向面における径方向外側と径方向内側との両方に設けられている。接触部２４５ｄは、円形に延在している。図には、径方向外側の接触部２４５ｄが図示されている。言い換えると、接触部２４５ｄは、通路内空間と通路外空間とを仕切る境界を提供する。
The
接触部２４５ｄは、ロータ７およびシールプレート９４３の中に区画形成される熱輸送媒体のための通路の内部と、その外部の空間との間の外部シール部を提供する。外部シール部は、熱輸送に貢献するための主要な通路から、外部への漏れ出しを抑制している。外部シール部を経由する熱輸送媒体の漏洩は、外部リークと呼ぶことができる。
The
非接触部２４５ｅは、シールプレート２４３とボディ２４５ａとの間の環状の対向面において、環状に広がっている。非接触部２４５ｅは、径方向において、径方向外側の接触部２４５ｄと、径方向内側の接触部２４５ｄとの間にわたって広がっている。非接触部２４５ｅは、ボディ２４５ａの端面において、浅い凹部として形成されている。非接触部２４５ｅを提供する凹部の深さは１０μｍである。凹部の深さは、１０μｍ以下とすることができる。この結果、シールプレート２４３と非接触部２４５ｅとの間には、１０μｍ以下の隙間が区画形成される。
The
非接触部２４５ｅは、接触部２４５ｄよりも通路の内側に設けられている。よって、非接触部２４５ｅは、接触部２４５ｄに到達する熱輸送媒体の流れを抑制する予備的なシール部でもある。非接触部２４５ｅは、複数の連通室２４３ａ〜２４３ｄの間における内部シール部を提供する。内部シール部は、隣接する２つの作動室の間における熱輸送媒体の漏れ出しを抑制する。２つの作動室の間における熱輸送媒体の漏洩は、内部リークと呼ぶことができる。
The
本実施形態のＭＨＰ装置は、第１の実施形態と同様に、装置内部において熱輸送媒体が熱輸送媒体流路をショートカットする熱輸送媒体のリークである内部リークを抑制するための内部リーク抑制機構１９を備えている。本実施形態の内部リーク抑制機構１９は、シールプレート２４３の連通室２４３ａ〜２４３ｄの作業室１１側の端部開口の相互の位置関係により提供される。
Similar to the first embodiment, the MHP device of the present embodiment has an internal leak suppression mechanism for suppressing internal leak, which is a leak of the heat transport medium in which the heat transport medium shortcuts the heat transport medium flow path inside the device. 19 is provided. The internal
図１５に示すように、ポンプボディ２３に配置されたシールプレート２４３は、連通室２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄを有する。連通室２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄは、いずれも、ロータ７側の作業室１１の端部開口と接続する端部開口を有している。連通室２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄの作業室１１側の端部開口は、第１実施形態のポンプボディ２３の連通室の端部開口２３ａ１、２３ｂ１、２３ｃ１、２３ｄ１と同様の配置構成とすることができる。図１３と図１５とを比較して明らかなように、連通室２４３ｃの端部開口４３ｃ１および連通室２４３ｄの端部開口４３ｄ１が端部開口２３ａ１、２３ｂ１に対応する。連通室２４３ａの端部開口４３ａ１および連通室２４３ｂの端部開口４３ｂ１が端部開口２３ｃ１、２３ｄ１に対応する。
As shown in FIG. 15, the
図１９は、シールプレート２４３を容器７側から見た平面図である。図示された円周状の面は、シールプレート２４３の外面のうち、ロータ７の回転軸線方向の端面に対向する対向面である。シールプレート２４３は、この対向面がロータ７の端面に押し付けられるように付勢される。シールプレート２４３は、ロータ７と同軸上に配置される。
FIG. 19 is a plan view of the
連通室２４３ｃの端部開口４３ｃ１と連通室２４３ｄの端部開口４３ｄ１とは、同一形状をなしている。端部開口４３ｃ１と端部開口４３ｄ１とは、回転軸線を中心に対称の位置にある。また、連通室２４３ａの端部開口４３ａ１と連通室２４３ｂの端部開口４３ｂ１とは、同一形状をなしている。端部開口４３ａ１と端部開口４３ｂ１とは、回転軸線を中心に対称の位置にある。端部開口４３ａ１、４３ｂ１、４３ｃ１、４３ｄ１は、いずれも周方向に延びる円弧状の開口を形成している。端部開口４３ａ１、４３ｂ１、４３ｃ１、４３ｄ１は、いずれもほぼ同一幅で周方向に延びている。端部開口４３ａ１、４３ｂ１、４３ｃ１、４３ｄ１は、それぞれの開口全域が作業室１１に臨むことが可能な位置に形成されている。
The end opening 43c1 of the
本例では、端部開口４３ａ１、４３ｂ１、４３ｃ１、４３ｄ１は、互いに、シールプレート２４３の径方向における幅が同一となっており、シールプレート２４３の周方向における形成角度範囲が同一となっている。したがって、端部開口４３ｃ１、４３ｄ１よりもロータ７の回転軸線に近い内径側に位置付けられた端部開口４３ａ１、４３ｂ１の方が、周方向の長さが若干短くなっている。
In this example, the end openings 43a1, 43b1, 43c1, and 43d1 have the same width in the radial direction of the
径方向における端部開口４３ｃ１、４３ｄ１の中心を通り径方向に延びる中心線ＣＬ５と、径方向における端部開口４３ａ１、４３ｂ１の中心を通り径方向に延びる中心線ＣＬ６とは、径方向にずれている。 A center line CL5 extending in the radial direction through the centers of the end openings 43c1 and 43d1 in the radial direction and a center line CL6 extending in the radial direction through the centers of the end openings 43a1 and 43b1 in the radial direction are shifted in the radial direction. Yes.
図１９において符号ＡＲ５を付した領域は、ロータ７とシールプレート２４３とが相対的回転移動する際の端部開口４３ｃ１、４３ｄ１の相対的移動軌跡である。また、図１９において符号ＡＲ６を付した領域は、ロータ７とシールプレート２４３とが相対的回転移動する際の端部開口４３ａ１、４３ｂ１の相対的移動軌跡である。相対的移動軌跡ＡＲ５と相対的移動軌跡ＡＲ６とは、重複していない。端部開口４３ｃ１、４３ｄ１は、全部が、相対的移動軌跡ＡＲ６と重なっていない。端部開口４３ａ１、４３ｂ１は、全部が、相対的移動軌跡ＡＲ５と重なっていない。中心線ＣＬ５は、相対的移動軌跡ＡＲ５の中心線でもある。また、中心線ＣＬ６は、相対的移動軌跡ＡＲ６の中心線でもある。
In FIG. 19, an area denoted by AR5 is a relative movement locus of the end openings 43c1 and 43d1 when the
上述したように、流路切換機構１８の相対的移動体であるシールプレート２４３には、作業室１１に連通可能な連通室２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄが形成されている。連通室２４３ｃ、２４３ｄは、本実施形態における第１連通室に相当する。連通室２４３ｃを含んでシールプレート２４３とロータ７との間に渡って延びる横断流路、および、連通室２４３ｄを含んでシールプレート２４３とロータ７との間に渡って延びる横断流路が、本実施形態における第１横断流路に相当する。端部開口４３ｃ１、４３ｄ１は、第１横断流路において第１連通室の作業室１１側の端部開口をなす第１開口に相当する。相対的移動軌跡ＡＲ５は、第１移動軌跡に相当する。
As described above, the
また、連通室２４３ａ、２４３ｂは、本実施形態における第２連通室に相当する。連通室２４３ａを含んでシールプレート２４３とロータ７との間に渡って延びる横断流路、および、連通室２４３ｂを含んでシールプレート２４３とロータ７との間に渡って延びる横断流路が、本実施形態における第２横断流路に相当する。端部開口４３ａ１、４３ｂ１は、第２横断流路において第２連通室の作業室１１側の端部開口をなす第２開口に相当する。相対的移動軌跡ＡＲ４は、第２移動軌跡に相当する。
The
第１連通室を含む第１横断流路と第２連通室を含む第２横断流路とには、作業室１１に対する逆方向の熱輸送媒体の流れが形成される。流路切換機構１８は、シールプレート２４３とロータ７との相対的回転移動により第１連通室が連通する作業室１１と第２連通室に連通する作業室１１とを変更する。これにより、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。
In the first transverse flow path including the first communication chamber and the second transverse flow path including the second communication chamber, a flow of the heat transport medium in the opposite direction to the
ＭＨＰ装置２の流路切換機構１８のうちポンプボディ２３側の部分では、熱輸送媒体の流れ経路において、連通室２４３ｃ、２４３ｄを含む第１横断流路よりも連通室２４３ａ、２４３ｂを含む第２横断流路の方がポンプ１７の吐出口に近い。したがって、連通室２４３ｃ、２４３ｄを含む第１横断流路よりも連通室２４３ａ、２４３ｂを含む第２横断流路に高圧の熱輸送媒体が流通される。
In the part of the flow
本実施形態のＭＨＰ装置によれば、流路切換機構１８に内部リーク抑制機構１９を設けることで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the MHP device of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by providing the flow
外部リーク量の増加は、入力される外部動力の増加、すなわち消費動力の増加を生じる。外部リーク量の増加は、熱損失の増加を生じる。これらの結果、ヒートポンプとしての成績係数の低下を生じる。一方、内部リーク量の増加は、入力される外部動力の増加を生じる。内部リーク量の増加は、専ら、外部動力の増加によって成績係数の低下を生じる。よって、成績係数の低下を抑制するためには、主として外部リーク量を抑制することが有効である。更に成績係数の低下を抑制するためには、従として内部リーク量を抑制することが有効である。言い換えると、外部リークと、内部リークとを別々に抑制するように装置を構成することが望ましい。この実施形態では、内部シール部を非接触部２４５ｅによって提供するとともに内部リーク抑制機構１９を設けて、外部シール部を接触部２４５ｄによって提供している。ここで、非接触部２４５ｅからなる内部シール部も、内部リーク抑制機構の一つであると言える。よって、外部リーク量を確実に抑制し、更に内部リーク量も抑制することが容易である。この結果、成績係数の高いＭＨＰ装置２が提供される。
An increase in the amount of external leakage causes an increase in input external power, that is, an increase in power consumption. An increase in the amount of external leakage causes an increase in heat loss. As a result, the coefficient of performance as a heat pump is reduced. On the other hand, an increase in the amount of internal leakage causes an increase in input external power. The increase in internal leak amount results in a decrease in coefficient of performance due to an increase in external power. Therefore, in order to suppress the decrease in the coefficient of performance, it is effective to mainly suppress the external leak amount. Further, in order to suppress the decrease in the coefficient of performance, it is effective to suppress the internal leak amount. In other words, it is desirable to configure the apparatus to separately suppress external leaks and internal leaks. In this embodiment, the internal seal portion is provided by the
本実施形態では、ロータ７の端面に対向するように位置づけられたシールプレート２４３と、シールプレート２４３をロータ７に向けて押し付けるように伸縮可能な伸縮部材２４４とがピストンを提供する。この伸縮部材２４４は、自らの弾性により、および／または内部に導入される熱輸送媒体の圧力によりシールプレート２４３をロータ７に向けて押し付ける蛇腹状部分を有する。この構成は、簡単な構成によって熱輸送媒体の漏洩を抑制することを可能とする。
In this embodiment, the
また、ピストンは、軸方向および径方向の両方に関して移動可能に支持されている。ピストンは、フロート支持構造によって支持されている。ピストンを提供するシールプレート２４３は、ロータ７との接触を維持するように移動可能である。この構成は、停止部分であるピストンと、回転部分であるロータとの接触を安定的に提供するために貢献する。
The piston is supported so as to be movable in both the axial direction and the radial direction. The piston is supported by a float support structure. The
（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。この実施形態は、先行または後続の実施形態の一部分に適用することができる。図２０は、シールプレート２４３の分解斜視図である。この実施形態では、内部シール部は、回転部分と停止部分との間に設けられ、両者に接触するシール部材Ｂ４３ｕを有する。
(Third embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. This embodiment can be applied to a portion of the preceding or subsequent embodiments. FIG. 20 is an exploded perspective view of the
シールプレート２４３は、複数の連通室２４３ａ〜２４３ｄを有する。連通室２４３ａ〜２４３ｄの数は、ロータ７が提供する作業室の数に対応している。この実施形態では、作業室の数は、２の倍数である。隣接する２つの連通室の間には、内部シール部を提供するためのワイパ状のシール部が設けられている。シール部は、シールプレート２４３に設けられた放射状に延びる溝Ｂ４３ｔと、この溝Ｂ４３ｔの中に配置されたシール部材Ｂ４３ｕとを含む。シール部は、面シール部とも呼ばれる。
The
溝Ｂ４３ｔは、周方向に隣接する２つの連通室、例えば連通室２４３ｂと、連通室２４３ｄとの間に設けられている。溝Ｂ４３ｔは、放射状に延びている。この実施形態では、複数のシール部を設けるために複数の溝Ｂ４３ｔが設けられている。
The groove B43t is provided between two communication chambers adjacent in the circumferential direction, for example, the
シール部材Ｂ４３ｕは、溝Ｂ４３ｔの中に配置される。シール部材Ｂ４３ｕは、摩擦係数が低い樹脂材料製である。シール部材Ｂ４３ｕは、シールプレート２４３の端面よりわずかに突出する。シール部材Ｂ４３ｕの突出量は、接触部２４５ｄにおける接触を妨げることがないように設定されている。シール部材Ｂ４３ｕの突出量は、非接触部２４５ｅにおける間隙を小さくするように設定されている。よって、シール部材Ｂ４３ｕは、非接触部２４５ｅの径方向幅に対応する径方向長さを有していてもよい。
The seal member B43u is disposed in the groove B43t. The seal member B43u is made of a resin material having a low friction coefficient. The seal member B43u slightly protrudes from the end surface of the
本実施形態によると、内部リーク抑制機構１９とシール部材Ｂ４３ｕとが協働して内部シール部における内部リーク量を抑制することができる。この結果、更に高い成績係数を実現することが可能となる。ここで、シール部材Ｂ４３ｕも内部リーク抑制機構の一つであると言える。
According to this embodiment, the internal
（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。この実施形態は、先行または後続の実施形態の一部分に適用することができる。図２１は、ピストン４４１を容器７側から見た平面図である。図２２は、図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図である。ピストン４４１は、第１実施形態のピストン４１に対応する要素である。
(Fourth embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. This embodiment can be applied to a portion of the preceding or subsequent embodiments. FIG. 21 is a plan view of the
本実施形態のＭＨＰ装置は、装置内部において熱輸送媒体が熱輸送媒体流路をショートカットする熱輸送媒体のリークである内部リークを抑制するための内部リーク抑制機構４１９を備えている。本実施形態の内部リーク抑制機構４１９は、ピストン４４１の連通室４１ａ〜４１ｄの作業室１１側の端部開口の相互の位置関係、および、段差部４２０により提供される。
The MHP apparatus according to the present embodiment includes an internal
ピストン４４１は、ロータ７の端面に対向する対向面に段差部４２０を有している。段差部４２０はピストン４４１の周方向に連続するように延びている。段差部４２０は、その外周側と内周側とに、互いに軸線方向の位置が異なる周状面を提供する。図２２に示すように、段差部４２０の外周側の面は、内周側の面よりも、ロータ７側に突出した位置にある。端部開口４１ａ１、４１ｂ１は、外周側の面に開口している。端部開口４１ｃ１、４１ｄ１は、内周側の面に開口している。換言すれば、相対的移動軌跡ＡＲ１は、段差部４２０よりも外周側の面上にある。また、相対的移動軌跡ＡＲ２は、段差部４２０よりも内周側の面上にある。ロータ７の端面は、段差部４２０を有するピストン４４１の対向面に対応した形状をなしている。
The
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
更に、本実施形態では、相対的移動体であるピストン４４１は、第１開口である端部開口４１ａ１、４１ｂ１と第２開口である４１ｃ１、４１ｄ１との間に、ロータ７とピストン４４１とが相対的回転移動する方向に連続して延びる段差部４２０を有している。そして、第１開口と第２開口とは、段差部４２０の両側に形成された異なる面に開口している。
Further, in the present embodiment, the
これによると、第１開口と第２開口とを、ロータ７とピストン４４１との相対的回転移動方向に直交する方向に、段差部４２０の段差寸法分だけ更に離すことができる。したがって、相対的回転移動に伴って連れ回される熱輸送媒体の内部リークをより一層確実に抑制することができる。
According to this, the first opening and the second opening can be further separated by the step size of the
（第５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。この実施形態は、先行または後続の実施形態の一部分に適用することができる。図２３は、ピストン５４１を容器７側から見た平面図である。ピストン５４１は、第１実施形態のピストン４１に対応する要素である。
(Fifth embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. This embodiment can be applied to a portion of the preceding or subsequent embodiments. FIG. 23 is a plan view of the
本実施形態のＭＨＰ装置は、装置内部において熱輸送媒体が熱輸送媒体流路をショートカットする熱輸送媒体のリークである内部リークを抑制するための内部リーク抑制機構５１９を備えている。本実施形態の内部リーク抑制機構５１９は、ピストン５４１の連通室４１ａ〜４１ｄの作業室１１側の端部開口の相互の位置関係、および、保持溝４２０Ａにより提供される。
The MHP apparatus according to the present embodiment includes an internal
図２３に示すように、ピストン５４１は、ロータ７の端面に対向する対向面に保持溝４２０Ａを有している。保持溝４２０Ａは、周方向に延びる溝である。保持溝４２０Ａは、幅および深さが比較的小さい溝である。保持溝４２０Ａの幅や深さは、いずれも、例えばロータ７の端面とピストン５４１の対向面との間の隙間部の隙間寸法よりも小さい。保持溝４２０Ａは、複数を並設することができる。なお、図２３では、保持溝４２０Ａの一部のみを図示している。
As shown in FIG. 23, the
保持溝４２０Ａは、ロータ７の端面に対向する対向面の一部または全部に設けることができる。保持溝４２０Ａは、少なくとも第２開口である端部開口４１ｃ１、４１ｄ１の相対的移動軌跡ＡＲ２に対応する部位に設けることが好ましい。第２開口に第１開口よりも高圧の熱輸送媒体が流れる場合には、第２開口から漏れた熱輸送媒体が隙間を介して第１開口へ漏れ易い。保持溝４２０Ａは、第２開口から漏れた熱輸送媒体を保持する。保持溝４２０Ａは、内部に保持した熱輸送媒体の径方向への移動を抑制する。
The holding
保持溝４２０Ａは、端部開口４１ａ１、４１ｂ１の相対的移動軌跡ＡＲ１に対応する部位に設けることもできる。相対的移動軌跡ＡＲ１に対応する部位に設けた保持溝４２０Ａは、第１開口から漏れた熱輸送媒体を保持する。保持溝４２０Ａは、内部に保持した熱輸送媒体の径方向への移動を抑制する。保持溝４２０Ａは、相対的移動軌跡ＡＲ１、ＡＲ２以外に設けることもできる。
The holding
保持溝は、相対的移動体であるピストン５４１側ではなく、ロータ７側に設けてもよい。また、ピストン５４１とロータ７との両者に設けてもよい。保持溝は、ロータ７と相対的移動体とにより形成される隙間部に臨む面の少なくとも一部に設けることができる。保持溝は、相対的移動体の第１開口および第２開口が開口している面、および、ロータ７の作業室１１が開口している面の少なくともいずれかに設けられる。
The holding groove may be provided on the
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
更に、本実施形態では、相対的移動体の第１開口および第２開口が開口している面、および、容器７の作業室１１が開口している面の少なくともいずれかに、相対的回転移動方向に延びるように形成され、内部に熱輸送媒体を保持する保持溝４２０Ａを有する。
Further, in the present embodiment, relative rotational movement is performed on at least one of the surface where the first opening and the second opening of the relative moving body are opened and the surface where the
これによると、相対的回転移動に伴い連れ回される熱輸送媒体が周方向に延びる保持溝に保持され易い。したがって、連れ回される熱輸送媒体が径方向に移動することが抑制される。これにより、熱輸送媒体の内部リークおよび外部リークを一層抑制することができる。 According to this, the heat transport medium rotated along with the relative rotational movement is easily held in the holding groove extending in the circumferential direction. Therefore, it is suppressed that the heat transport medium to be rotated moves in the radial direction. Thereby, internal leak and external leak of the heat transport medium can be further suppressed.
（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。
(Other embodiments)
The invention disclosed herein is not limited to the embodiments for carrying out the invention, and can be implemented with various modifications. The disclosed invention is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented in various combinations. Embodiments can have additional parts. The portion of the embodiment may be omitted. The parts of the embodiments can be replaced or combined with the parts of the other embodiments. The structure, operation, and effect of the embodiment are merely examples. The technical scope of the disclosed invention is not limited to the description of the embodiments. Some technical scope of the disclosed invention is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims. It is.
上記実施形態では、第１移動軌跡と第２移動軌跡とが重複しないように、第１開口と第２開口とが径方向に相互にずれて配置されていた。しかしながら、これに限定されるものではない。 In the above embodiment, the first opening and the second opening are arranged so as to be shifted from each other in the radial direction so that the first movement locus and the second movement locus do not overlap. However, the present invention is not limited to this.
例えば、図２４に示すように、相対的移動軌跡ＡＲ１の一部と相対的移動軌跡ＡＲ２の一部とが重複するものであってもよい。すなわち、第１開口の一部が第２移動軌跡である相対的移動軌跡ＡＲ２に重ならないとともに、第２開口の一部が第１移動軌跡である相対的移動軌跡ＡＲ１に重ならないように、第１開口と第２開口とを径方向に相互にずらして配置してもよい。 For example, as shown in FIG. 24, a part of the relative movement trajectory AR1 and a part of the relative movement trajectory AR2 may overlap. That is, the first opening does not overlap the relative movement locus AR2 that is the second movement locus, and the second opening does not overlap the relative movement locus AR1 that is the first movement locus. The first opening and the second opening may be arranged so as to be shifted from each other in the radial direction.
図２４に示した例によれば、第１開口と第２開口とは、相対的回転移動する方向に直交する方向に相互にずれて配置されている。第１開口の少なくとも一部が、容器と相対的移動体とが相対的回転移動する際の第２開口の相対的移動軌跡である第２移動軌跡に重複しない。 According to the example shown in FIG. 24, the first opening and the second opening are arranged so as to be shifted from each other in the direction orthogonal to the direction of relative rotational movement. At least a part of the first opening does not overlap with the second movement locus that is the relative movement locus of the second opening when the container and the relative moving body relatively rotate.
これによると、第１開口の少なくとも一部は、第２開口の相対的移動軌跡である第２移動軌跡と重ならない。したがって、相対的回転移動に伴って連れ回されて第１開口から容器と相対的移動体との間に進入する熱輸送媒体のうち、第１開口の第２移動軌跡と重ならない部分から進入する熱輸送媒体は、第２開口に到達し難い。これにより、内部リークを抑制することができる。 According to this, at least a part of the first opening does not overlap with the second movement locus that is the relative movement locus of the second opening. Accordingly, the heat transport medium that is rotated along with the relative rotational movement and enters between the container and the relative moving body from the first opening enters from a portion that does not overlap with the second movement locus of the first opening. The heat transport medium is difficult to reach the second opening. Thereby, an internal leak can be suppressed.
また、第２開口の少なくとも一部が、容器と相対的移動体とが相対的回転移動する際の第１開口の相対的移動軌跡である第１移動軌跡に重複しないように、第１開口と第２開口とは、相対的回転移動する方向に直交する方向に相互にずれて配置されている。 Further, the first opening and the second opening are arranged so that at least a part of the second opening does not overlap with the first movement locus that is the relative movement locus of the first opening when the container and the relative moving body relatively rotate. The second openings are arranged so as to be shifted from each other in the direction orthogonal to the direction of relative rotational movement.
これによると、第２開口の少なくとも一部は、第１開口の相対的移動軌跡である第１移動軌跡と重ならない。したがって、相対的回転移動に伴って連れ回されて第２開口から容器と相対的移動体との間に進入する熱輸送媒体のうち、第２開口の第１移動軌跡と重ならない部分から進入する熱輸送媒体は、第１開口に到達し難い。これにより、一層内部リークを抑制することができる。 According to this, at least a part of the second opening does not overlap with the first movement locus that is the relative movement locus of the first opening. Accordingly, the heat transport medium that is rotated along with the relative rotational movement and enters between the container and the relative moving body from the second opening enters from a portion that does not overlap the first movement locus of the second opening. The heat transport medium does not easily reach the first opening. Thereby, internal leakage can be further suppressed.
また、例えば、図２５に示すように、相対的移動軌跡ＡＲ１の一部と相対的移動軌跡ＡＲ２の全部とが重複するものであってもよい。すなわち、第１開口の一部が第２移動軌跡である相対的移動軌跡ＡＲ２に重ならないように、第１開口と第２開口とを径方向に相互にずらして配置してもよい。 For example, as shown in FIG. 25, a part of the relative movement trajectory AR1 and the entire relative movement trajectory AR2 may overlap. In other words, the first opening and the second opening may be displaced in the radial direction so that a part of the first opening does not overlap the relative movement locus AR2 that is the second movement locus.
図２５に示した例によれば、第１開口と第２開口とは、相対的回転移動する方向に直交する方向に相互にずれて配置されている。第１開口の少なくとも一部が、容器と相対的移動体とが相対的回転移動する際の第２開口の相対的移動軌跡である第２移動軌跡に重複しない。 According to the example shown in FIG. 25, the first opening and the second opening are arranged so as to be shifted from each other in the direction orthogonal to the direction of relative rotational movement. At least a part of the first opening does not overlap with the second movement locus that is the relative movement locus of the second opening when the container and the relative moving body relatively rotate.
これによると、第１開口の少なくとも一部は、第２開口の相対的移動軌跡である第２移動軌跡と重ならない。したがって、相対的回転移動に伴って連れ回されて第１開口から容器と相対的移動体との間に進入する熱輸送媒体のうち、第１開口の第２移動軌跡と重ならない部分から進入する熱輸送媒体は、第２開口に到達し難い。これにより、内部リークを抑制することができる。 According to this, at least a part of the first opening does not overlap with the second movement locus that is the relative movement locus of the second opening. Accordingly, the heat transport medium that is rotated along with the relative rotational movement and enters between the container and the relative moving body from the first opening enters from a portion that does not overlap with the second movement locus of the first opening. The heat transport medium is difficult to reach the second opening. Thereby, an internal leak can be suppressed.
また、上記実施形態では、第１開口を通過する熱輸送媒体の圧力に対して第２開口を通過する熱輸送媒体の圧力が高くなる構成について説明したが、これに限定されるものではない。第１開口を通過する熱輸送媒体の圧力と第２開口を通過する熱輸送媒体の圧力とが同じになるものであってもよい。また、第１開口を通過する熱輸送媒体の圧力に対して第２開口を通過する熱輸送媒体の圧力が低くなるものであってもよい。上記各実施形態の第１開口と第２開口との相互の位置関係を入れ替えた場合であっても、本発明を適用して有効である。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the structure which the pressure of the heat transport medium which passes 2nd opening becomes high with respect to the pressure of the heat transport medium which passes 1st opening, it is not limited to this. The pressure of the heat transport medium passing through the first opening and the pressure of the heat transport medium passing through the second opening may be the same. Further, the pressure of the heat transport medium passing through the second opening may be lower than the pressure of the heat transport medium passing through the first opening. Even when the mutual positional relationship between the first opening and the second opening in each of the above embodiments is switched, it is effective to apply the present invention.
また、上記実施形態では、作業室１１は容器７の回転軸線方向の端面に開口していた。そして、相対的移動体は、容器７の軸線方向の端面に対向する対向面に第１開口および第２開口が開口して、第１開口と第２開口とは径方向にずれていた。しかしながら、第１開口および第２開口の位置は、これに限定されるものではない。
In the above embodiment, the
例えば、図２６および図２７に示すように、容器７の回転軸線方向の端面と外周面とに作業室１１を開口させる。そして、図２８および図２９に示すように、相対的移動体であるピストン等に、容器の外周側に位置する部分を設け、容器７の外周面に対向する対向面に第１開口を開口させ、容器７の端面に対向する対向面に第２開口を開口させる。矢印で示す容器７と相対的移動導体とが相対的回転移動する方向において、第１開口と第２開口とがずれている。また、容器７と相対的移動導体とが相対的回転移動する方向に直交する方向においても、第１開口と第２開口とがずれている。これによっても、相対的移動に伴う熱輸送媒体の連れ回りに起因する内部リークを抑制することができる。また、この例によれば、第１開口および第２開口の開口面積を確保し易く、第１横断流路および第２横断流路の圧力損失の低減に有効である。
For example, as shown in FIGS. 26 and 27, the working
図２６〜図２９で示した例では、容器７の端面と外周面とに作業室１１を開口していたが、容器７の端面と内周面とに作業室１１を開口するものであってもよい。これによれば、相対的移動体を容器７の端面と内周面とに対向するように配置するので、第１開口および第２開口の開口面積を確保し易いばかりでなく、ＭＨＰ装置の径方向の体格を抑制し易い。
In the example shown in FIGS. 26 to 29, the
また、例えば、図３０および図３１に示すように、容器７の回転軸線方向の端面には作業室１１を開口させず、容器７の外周面のみに作業室１１を開口させる。そして、容器７の外周面に対向する対向面に第１開口および第２開口を開口させる。矢印で示す容器７と相対的移動導体とが相対的回転移動する方向において、第１開口と第２開口とはずれている。また、容器７の回転軸線方向において、第１開口と第２開口とがずれている。すなわち、容器７と相対的移動導体とが相対的回転移動する方向に直交する方向においても、第１開口と第２開口とはずれている。これによっても、相対的移動に伴う熱輸送媒体の連れ回りに起因する内部リークを抑制することができる。
Further, for example, as shown in FIGS. 30 and 31, the
図３０および図３１で示した例では、容器７の外周面のみに作業室１１を開口させていたが、円筒状の容器７の内周面のみに作業室１１を開口するものであってもよい。これによれば、相対的移動体を容器７の内周面に対向するように配置するので、ＭＨＰ装置の径方向の体格を抑制し易い。容器７の外周面のみ、または内周面のみに作業室１１を開口する構成を採用する場合には、容器７の軸線方向端面を高精度に製作する必要がない。
In the example shown in FIGS. 30 and 31, the
なお、ここで説明した容器の外周面のみに作業室を開口する構成例や容器の内周面のみに作業室を開口する構成例においても、第４実施形態で用いたような段差部を適用して有効である。第１開口と第２開口との間に、相対的回転移動する方向に連続して延びる段差部を設ける。そして、第１開口と第２開口とを、段差部の両側に形成された径寸法が異なる面に開口させることができる。 Note that the stepped portion as used in the fourth embodiment is also applied to the configuration example in which the working chamber is opened only on the outer peripheral surface of the container and the configuration example in which the working chamber is opened only on the inner peripheral surface of the container. It is effective. A stepped portion extending continuously in the direction of relative rotational movement is provided between the first opening and the second opening. And the 1st opening and the 2nd opening can be made to open to the field in which the diameter size formed in the both sides of a level difference part differs.
また、例えば、図３２および図３３に示すように、容器７の端面から外周面に亘る第１角部領域、および、容器７の端面から内周面に亘る第２角部領域に、作業室１１を開口する。そして、第１角部領域に対向する相対的移動体の対向面に第１開口を、第２角部領域に対向する相対的移動体の対向面に第２開口を開口する。この構成例でも、矢印で示す容器７と相対的移動導体とが相対的回転移動する方向において、第１開口と第２開口とがずれている。また、容器７と相対的移動導体とが相対的回転移動する方向に直交する方向においても、第１開口と第２開口とがずれている。これによっても、相対的移動に伴う熱輸送媒体の連れ回りに起因する内部リークを抑制することができる。また、第１開口および第２開口の開口面積を確保し易く、第１横断流路および第２横断流路の圧力損失の低減に有効である。
Further, for example, as shown in FIG. 32 and FIG. 33, in the first corner region extending from the end surface of the
また、図３２および図３３に示す例に対して、図３４および図３５に示す変形例を採用してもよい。図３２および図３３に示す例では、容器７の隣り合う作業室１１間の隔壁は、容器７の端部付近において、容器７の端面と外周面とが交差する外周側の角部、および端面と内周面とが交差する内周側の角部に向かって突出していた。作業室１１間の隔壁は、容器７の端部付近において、回転軸線に直交する辺部と回転軸線に平行な辺部とを有していた。これに対し、図３４および図３５に示す例では、容器７の隣り合う作業室１１間の隔壁が前例のように突出していない。作業室１１間の隔壁は、容器７の端部付近において、容器の端面に近づくにつれて回転軸線に近づく傾斜辺部を有している。図３４および図３５に示す例によれば、図３２および図３３に示す例よりも、相対的回転移動時の摺接面積を低減できるので、摩擦を低減して、相対的回転移動に伴って作業室１１間の隔壁へ加わる負荷を低減することができる。また、容器７に対向する相対的移動体の対向面部を谷型の凹部とすることができ、容器７の径方向において、第１、第２開口と作業室開口との位置合わせが容易である。なお、図３４および図３５に示す構成例では、図３２および図３３に示す前例に対して第１横断流路および第２横断流路の通路形状は変更されておらず、前例と同様に、第１横断流路および第２横断流路の圧力損失の低減に有効である。
In addition, modifications shown in FIGS. 34 and 35 may be adopted with respect to the examples shown in FIGS. 32 and 33. In the example shown in FIGS. 32 and 33, the partition between the adjacent working
他の実施形態において図２４〜図３５を用いて説明した各例では、第１実施形態の要素と対応する要素に同一の符号を付している。また、他の実施形態で説明した各例においても、第５実施形態の保持溝を適用して有効である。 In each example described with reference to FIGS. 24 to 35 in other embodiments, the same reference numerals are given to elements corresponding to the elements of the first embodiment. In each example described in other embodiments, it is effective to apply the holding groove of the fifth embodiment.
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、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、容積型のギヤポンプまたは非容積型の遠心式ポンプを採用した。これに代えて、多様な形式のポンプを採用することができる。例えば、ベーン型ポンプ、ターボ型ポンプ、再生ポンプ、ギヤポンプ、レシプロポンプなどを利用することができる。 In the above embodiment, a positive displacement gear pump or a non-positive displacement centrifugal pump is employed. Instead, various types of pumps can be employed. For example, a vane pump, a turbo pump, a regeneration pump, a gear pump, a reciprocating pump, or the like can be used.
また、上記実施形態では、回転軸２ａとロータ７、２０７との間に減速型の変速機構９、２０９を設けた。これに代えて、回転軸２ａとロータ７、２０７とを直結し、回転軸２ａとポンプ１７、２１７との間に増速型の変速機構を設けてもよい。また、回転軸２ａとロータとの間、および回転軸２ａとポンプとの間の両方に変速機構を設けてもよい。
Further, in the above embodiment, the speed reduction
また、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、素子ベッドを静止させておき、永久磁石を含む磁場変調装置を素子ベッド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。また、素子ベッドを静止させておき、連通室２３ａ−２３ｄ、４１ａ−４１ｄに相当する開口をもつ分配部材を素子ベッドに対して相対的に回転させてもよい。これにより、ひとつの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方向とに交互に切換えることができる。
Moreover, in the said embodiment, the structure which the element bed which has the working
また、上記実施形態では、広い端面２４３ｓをシールプレート２４３に設け、接触部２４５ｄと非接触部２４５ｅとをリング部材２４５に設けることによって外部シール部と内部シール部とが形成される。これに代えて、広い端面を回転部材としてのリング部材２４５に設け、接触部と非接触部とを停止部材としてのシールプレート２４３に設けることによって外部シール部と内部シール部とが形成されてもよい。
In the above embodiment, the outer seal portion and the inner seal portion are formed by providing the
また、上記実施形態では、ＭＨＰ装置が、第１開口と第２開口との相互の位置関係により構成された内部リーク抑制機構を備えていたが、内部リーク抑制機構は、これに限定されるものではない。例えば、第２実施形態で説明した非接触部２４５ｅ、および、第３実施形態で説明したシール部材Ｂ４３ｕの片方のみ、または、両方のみで、内部リーク抑制機構を構成してもかまわない。
Moreover, in the said embodiment, although the MHP apparatus was provided with the internal leak suppression mechanism comprised by the mutual positional relationship of 1st opening and 2nd opening, an internal leak suppression mechanism is limited to this. is not. For example, the internal leak suppression mechanism may be configured by only one or both of the
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
また、上記実施形態では、熱磁気サイクル装置の一形態であるＭＨＰ装置２を説明した。これに代えて、熱磁気サイクル装置の一形態である熱磁気エンジン装置に本発明を適用してもよい。例えば、上記実施形態のＭＨＰ装置２の磁場変化と熱輸送媒体の流れとの位相を調節することにより熱磁気エンジン装置を提供することができる。
Moreover, in the said embodiment, the
２ 磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ装置、熱磁気サイクル装置）
７ ロータ（容器）
１１ 作業室
１２ 磁気熱量素子（ＭＣＥ素子）
１４ 磁場変調装置
１７ ポンプ
１８ 流路切換機構
１９、４１９、５１９ 内部リーク抑制機構
２３ ポンプボディ（相対的移動体）
２３ａ、２３ｂ、４１ａ、４１ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ 連通室（第１連通室）
２３ａ１、２３ｂ１、４１ａ１、４１ｂ１、４３ｃ１、４３ｄ１ 端部開口（第１開口）
２３ｃ、２３ｄ、４１ｃ、４１ｄ、２４３ａ、２４３ｂ 連通室（第２連通室）
２３ｃ１、２３ｄ１、４１ｃ１、４１ｄ１、４３ａ１、４３ｂ１ 端部開口（第２開口）
４１、４４１、５４１ ピストン（相対的移動体）
２４３ シールプレート（相対的移動体）
２４５ｅ 非接触部（内部リーク抑制機構）
Ｂ４３ｕ シール部材（内部リーク抑制機構）
2 Magneto-caloric effect type heat pump device (MHP device, thermomagnetic cycle device)
7 Rotor (container)
11
14 Magnetic
23a, 23b, 41a, 41b, 243c, 243d Communication chamber (first communication chamber)
23a1, 23b1, 41a1, 41b1, 43c1, 43d1 End opening (first opening)
23c, 23d, 41c, 41d, 243a, 243b Communication chamber (second communication chamber)
23c1, 23d1, 41c1, 41d1, 43a1, 43b1 End opening (second opening)
41, 441, 541 Piston (relative moving body)
243 Seal plate (relative moving body)
245e Non-contact part (internal leak suppression mechanism)
B43u seal member (internal leak suppression mechanism)
Claims (9)
前記熱輸送媒体を一方向に流すポンプ（１７）と、
前記磁気熱量素子に対して前記熱輸送媒体を往復的に流すように、前記ポンプを含む前記熱輸送媒体の流れ経路と前記作業室との接続状態を切換える流路切換機構（１８）と、
前記熱輸送媒体の往復的な流れに同期して、前記磁気熱量素子へ与えられる磁場の大きさを変調する磁場変調装置（１４）と、を備え、
前記流路切換機構は、前記作業室に連通可能な第１連通室（２３ａ、２３ｂ、４１ａ、４１ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ）および第２連通室（２３ｃ、２３ｄ、４１ｃ、４１ｄ、２４３ａ、２４３ｂ）が形成されるとともに前記容器に対して相対的回転移動する相対的移動体（２３、４１、２４３、４４１、５４１）を有し、前記第１連通室を含んで前記相対的移動体と前記容器との間に渡って延びる第１横断流路と、前記第２連通室を含んで前記相対的移動体と前記容器との間に渡って延びる第２横断流路と、を形成しており、
前記流路切換機構は、前記相対的回転移動により前記複数の作業室のうち前記第１連通室が連通する前記作業室および前記第２連通室が連通する前記作業室をそれぞれ変更することで前記接続状態を切換え、前記第１横断流路と前記第２横断流路とに前記作業室に対する逆方向の前記熱輸送媒体の流れを形成して、前記磁気熱量素子に対して前記熱輸送媒体を前記往復的に流す機構であり、
前記第１横断流路と前記第２横断流路との間における前記熱輸送媒体のリークである内部リークを抑制する内部リーク抑制機構（１９、４１９、５１９、２４５ｅ、Ｂ４３ｕ）を備える熱磁気サイクル装置。 A container (7) having a plurality of working chambers (11) in which a magnetocaloric element (12) is disposed and a heat transport medium for exchanging heat with the magnetocaloric element is circulated;
A pump (17) for flowing the heat transport medium in one direction;
A flow path switching mechanism (18) for switching the connection state between the flow path of the heat transport medium including the pump and the working chamber so that the heat transport medium flows reciprocally to the magnetocaloric element;
A magnetic field modulation device (14) for modulating the magnitude of the magnetic field applied to the magnetocaloric element in synchronization with the reciprocating flow of the heat transport medium,
The flow path switching mechanism includes a first communication chamber (23a, 23b, 41a, 41b, 243c, 243d) and a second communication chamber (23c, 23d, 41c, 41d, 243a, 243b) that can communicate with the work chamber. A relative moving body (23, 41, 243, 441, 541) that is formed and that rotates relative to the container, and includes the first communication chamber and the relative moving body and the container; A first transverse flow path extending between and a second transverse flow path including the second communication chamber and extending between the relative moving body and the container,
The flow path switching mechanism is configured to change the working chamber in communication with the first communication chamber and the working chamber in communication with the second communication chamber among the plurality of working chambers by the relative rotational movement, respectively. The connection state is switched, and the flow of the heat transport medium in the opposite direction to the working chamber is formed in the first transverse flow path and the second transverse flow path, and the heat transport medium is applied to the magnetocaloric element. The reciprocating mechanism,
A thermomagnetic cycle provided with an internal leak suppression mechanism (19, 419, 519, 245e, B43u) that suppresses internal leak, which is a leak of the heat transport medium, between the first transverse flow path and the second transverse flow path. apparatus.
前記内部リーク抑制機構は、前記第１開口と前記第２開口との相互の位置関係により、前記第１横断流路と前記第２横断流路との間における前記熱輸送媒体のリークを抑制する請求項１に記載の熱磁気サイクル装置。 The flow path switching mechanism includes a first opening (23a1, 23b1, 41a1, 41b1, 43c1, 43d1) that forms an end opening on the working chamber side of the first communication chamber in the first transverse flow path, and the first 2 having a second opening (23c1, 23d1, 41c1, 41d1, 43a1, 43b1) that forms an end opening on the working chamber side of the second communication chamber in the cross passage.
The internal leak suppression mechanism suppresses leakage of the heat transport medium between the first transverse flow path and the second transverse flow path based on the mutual positional relationship between the first opening and the second opening. The thermomagnetic cycle apparatus according to claim 1.
前記相対的移動体は、前記容器の前記端面に押し付けられて、前記容器の前記端面に対向する対向面に、前記第１開口および前記第２開口が開口している、請求項３ないし請求項６のいずれか１つに記載の熱磁気サイクル装置。 The container has the working chamber opened in an end surface in the rotation axis direction when the relative rotational movement is performed,
The said 1st opening and the said 2nd opening are opened to the opposing surface which the said relative moving body is pressed on the said end surface of the said container, and opposes the said end surface of the said container, The Claim 3 thru | or 4 The thermomagnetic cycle device according to any one of 6.
前記第２開口は、前記第１開口よりも、前記相対的回転移動する際の回転軸線に近い位置に形成されている、請求項３ないし請求項７のいずれか１つに記載の熱磁気サイクル装置。 The flow path switching mechanism circulates the heat transport medium having a higher pressure in the second cross flow path than in the first cross flow path,
The thermomagnetic cycle according to any one of claims 3 to 7, wherein the second opening is formed at a position closer to a rotation axis when the relative rotational movement is performed than the first opening. apparatus.
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