JP2020118376A - Thermo-magnetic cycle device - Google Patents
Thermo-magnetic cycle device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020118376A JP2020118376A JP2019010386A JP2019010386A JP2020118376A JP 2020118376 A JP2020118376 A JP 2020118376A JP 2019010386 A JP2019010386 A JP 2019010386A JP 2019010386 A JP2019010386 A JP 2019010386A JP 2020118376 A JP2020118376 A JP 2020118376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- temperature end
- medium
- low temperature
- reaction force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Mechanically-Actuated Valves (AREA)
- Lift Valve (AREA)
Abstract
Description
この明細書における開示は、熱磁気サイクル装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a thermomagnetic cycle device.
特許文献１は、改良された同軸弁を備える磁気冷却システム（熱磁気サイクル装置）を開示する。 Patent Document 1 discloses a magnetic cooling system (thermomagnetic cycle device) including an improved coaxial valve.
従来技術の構成では、熱輸送媒体の漏洩を抑制するために、シール機構が必要である。しかし、シール機構は機械的な損失を生み出す。機械的な損失は、可動部材を駆動するための動力の損失としてあらわれる。このため、機械的な損失が小さい熱磁気サイクル装置が求められる。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、磁気熱量効果ヒートポンプ装置にはさらなる改良が求められている。 The configuration of the prior art requires a sealing mechanism to suppress leakage of the heat transport medium. However, the sealing mechanism creates mechanical losses. The mechanical loss appears as a loss of power for driving the movable member. Therefore, a thermomagnetic cycle device with low mechanical loss is required. In view of the above, or other aspects not mentioned, magnetocaloric effect heat pump devices are in need of further improvement.
開示されるひとつの目的は、弁を開閉するための動力消費が抑制された熱磁気サイクル装置を提供することである。 One object of the disclosure is to provide a thermomagnetic cycle device in which power consumption for opening and closing a valve is suppressed.
ここに開示された熱磁気サイクル装置は、磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子（７）と、磁気熱量効果素子と熱交換する媒体（８）と、磁気熱量効果素子に与えられる磁場を変調する磁場変調装置（１１）と、媒体を往復的に流す熱輸送装置（２１）とを備える。熱輸送装置は、磁気熱量効果素子の高温端（ＨＴ）に配置されて媒体の通路を開閉する高温端弁および磁気熱量効果素子の低温端（ＬＴ）に配置されて媒体の通路を開閉する低温端弁を含む複数の弁（２４）と、複数の弁を開閉駆動する駆動機構（２５）と、弁から駆動機構に与えられる荷重（Ｆｗ）と反対の方向をもつ反力（Ｆｒ）を弁に作用させるために、弁に機械的に連結されている荷重抑制機構（３９）とを備える。 The thermomagnetic cycle device disclosed herein modulates the magnetic field applied to the magnetocaloric effect element (7) that exhibits the magnetocaloric effect, the medium (8) that exchanges heat with the magnetocaloric effect element. And a heat transport device (21) for reciprocally flowing the medium. The heat transport device is disposed at a high temperature end (HT) of the magneto-caloric effect element to open and close a medium passage and a low temperature end valve (LT) of the magneto-caloric effect element to open and close a medium passage. A plurality of valves (24) including end valves, a drive mechanism (25) for driving the plurality of valves to open and close, and a reaction force (Fr) having a direction opposite to the load (Fw) applied from the valves to the drive mechanism. And a load restraint mechanism (39) mechanically coupled to the valve.
開示される熱磁気サイクル装置によると、熱輸送装置は、媒体を往復的に流す。媒体の往復的な流れは、複数の弁によって制御される。複数の弁は、駆動機構に対して荷重を与える。荷重抑制機構は、弁に機械的に連結されている。荷重抑制機構は、荷重と反対の方向をもつ反力を弁に作用させる。よって、弁から駆動機構に作用する荷重が抑制される。この結果、荷重に起因する動力消費が抑制された熱磁気サイクル装置を提供することができる。 According to the disclosed thermomagnetic cycle device, the heat transport device causes the medium to flow back and forth. The reciprocating flow of media is controlled by multiple valves. The plurality of valves provide a load to the drive mechanism. The load restraint mechanism is mechanically coupled to the valve. The load restraint mechanism applies a reaction force having a direction opposite to the load to the valve. Therefore, the load acting on the drive mechanism from the valve is suppressed. As a result, it is possible to provide the thermomagnetic cycle device in which the power consumption due to the load is suppressed.
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The disclosed aspects in this specification employ different technical means to achieve their respective ends. The claims and the reference numerals in parentheses in this section exemplify the corresponding relationship with the portions of the embodiments described below, and are not intended to limit the technical scope. The objects, features, and advantages disclosed in this specification will become more apparent with reference to the following detailed description and the accompanying drawings.
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。 Embodiments will be described with reference to the drawings. In some embodiments, functionally and/or structurally corresponding parts and/or associated parts may be given the same reference signs, or hundreds or more different reference signs. For the corresponding part and/or the related part, the description of the other embodiments can be referred to.
第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る空調装置１を示す。空調装置１は、熱機器のひとつである。空調装置１は、ＭＨＰ装置２を備える。ＭＨＰは、磁気熱量効果型ヒートポンプ（Ｍａｇｎｅｔｏ−ｃａｌｏｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ）を意味する。ＭＨＰ装置２は、熱磁気サイクル装置を提供する。
First Embodiment FIG. 1 shows an air conditioner 1 according to the first embodiment. The air conditioner 1 is one of thermal equipment. The air conditioner 1 includes an
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 cold heat obtained by the heat pump device and a device that uses warm heat obtained by the heat pump device. A device that uses cold heat may also be referred to as a refrigeration cycle device. Therefore, in this specification, the term heat pump device is used as a concept including a refrigeration cycle device.
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の高温端ＨＴ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、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 air conditioner 1 has a
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ＬＴ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、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 air conditioner 1 has a heat exchanger 4 provided on the low temperature side of 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と作用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。ハウジング６は、熱輸送媒体が流れることができる複数の作業室を区画形成する。複数の作業室は、複数の気筒とも呼ばれる。ひとつの作業室は、ハウジング６の軸方向に沿って延びている。ひとつの作業室は、ハウジング６の軸方向の両方の端面において開口している。ハウジング６は、複数の作業室を備えることができる。複数の作業室は、ハウジング６の周方向に沿って配列されている。
The
ＭＨＰ装置２は、複数のＭＣＥ素子７を備える。ＭＣＥは、磁気熱量効果（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｃａｌｏｒｉｃ Ｅｆｆｅｃｔ）を意味する。複数のＭＣＥ素子７は、ハウジング６内に固定的に支持されている。ひとつのＭＣＥ素子７は、ひとつの作業室の中に位置づけられている。ＭＣＥ素子７は、ハウジング６の軸方向に沿って細長く延在している。複数のＭＣＥ素子７は、ハウジング６の周方向に沿って互いに離れて配置されている。
The
ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子７の磁気熱量効果を利用する。ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子７によって高温端ＨＴと低温端ＬＴとを生成する。ＭＣＥ素子７は、高温端ＨＴと低温端ＬＴ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ＬＴであり、図中の左端が高温端ＨＴである。
The
ＭＣＥ素子７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７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７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７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７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７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
ＭＣＥ素子７は、直列的に接続された複数の部分素子を有する。ＭＣＥ素子７は、カスケード接続素子とも呼ばれる。複数の部分素子は、互いに異なる温度帯において高い効率で磁気熱量効果を発揮する。複数の部分素子は、高温端ＨＴと低温端ＬＴとの間における温度差を分担するように配列されている。
The
ＭＣＥ素子７は、熱輸送を担う媒体８と熱交換するように配置されている。言い換えると、媒体８は、ＭＣＥ素子７と熱交換する。媒体８は、作業室を満たしている。媒体８は、熱を蓄え、熱を輸送する蓄熱要素を提供する。ＭＣＥ素子７は、媒体８の流れ方向に沿って長く配置されている。媒体８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。ハウジング６とＭＣＥ素子７とは、素子ベッドを提供する。
The
ＭＨＰ装置２は、制御装置（ＣＴ）９を備える。制御装置９は、少なくとも動力源５を制御する。制御装置９は、動力源５による回転数を制御する。加えて、制御装置９は、空調装置１としての機能を制御する。制御装置９は、例えば、熱交換器３および／または熱交換器４への送風量を制御する。
The
制御装置９は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置９は、熱磁気サイクル装置のための制御システムを提供する。制御システムは、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とを有する。制御システムは、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する非遷移的実体的記憶媒体である。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。制御システムは、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、制御システムによって実行されることによって、制御システム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システムを機能させる。
The
制御システム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、制御システムは、ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれるロジック、または機械学習によってチューニングされたニューラルネットワークによって提供することができる。代替的に、例えば、制御システムがハードウェアである電子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。 The means and/or functions provided by the control system can be provided by software recorded in a substantial memory device and a computer executing the software, software only, hardware only, or a combination thereof. For example, the control system can be provided by a logic called if-then-else form or a neural network tuned by machine learning. Alternatively, for example, where the control system is provided by an electronic circuit that is hardware, it can be provided by a digital circuit containing multiple logic circuits, or an analog circuit.
この明細書における制御装置は、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる場合がある。制御装置、または制御システムは、（ａ）ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または（ｂ）機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。 The control device in this specification may also be referred to as an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit). The controller or the control system is provided by (a) an algorithm as a plurality of logics called if-then-else form, or (b) a trained model tuned by machine learning, for example, an algorithm as a neural network. ..
制御装置は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）を含む。ハードウェアプロセッサは、下記（ｉ）、（ｉｉ）、または（ｉｉｉ）により提供することができる。 The control device is provided by a control system including at least one computer. The control system may include multiple computers linked by a data communication device. The computer includes at least one processor (hardware processor) that is hardware. The hardware processor can be provided by (i), (ii), or (iii) below.
（ｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＲＩＳＣ−ＣＰＵなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。 (I) The hardware processor may be at least one processor core that executes a program stored in at least one memory. In this case, the computer is provided with at least one memory and at least one processor core. The processor core is called a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a RISC-CPU, or the like. The memory is also called a storage medium. A memory is a non-transitional and tangible storage medium that stores "programs and/or data" readable by a processor in a non-transitory manner. The storage medium is provided by a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, or the like. The program may be distributed by itself or as a storage medium in which the program is stored.
（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＳｏＣ：Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび／またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。 (Ii) The hardware processor may be a hardware logic circuit. In this case, the computer is provided by a digital circuit including a large number of programmed logic units (gate circuits). The digital circuit may be a logic circuit array, for example, ASIC: Application-Specific Integrated Circuit, FPGA: Field Programmable Gate Array, SoC: Systematic Programmable a Chip, PGA: Programmable Bundled Array Gate, PGA: Programmable CG, etc. The digital circuit may include a memory that stores programs and/or data. The computer may be provided by analog circuitry. The computer may be provided by a combination of digital circuits and analog circuits.
（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、（ｉｉ）の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。 (Iii) The hardware processor may be a combination of (i) and (ii) above. (I) and (ii) are arranged on different chips or on a common chip. In these cases, the part (ii) is also called an accelerator.
制御装置と信号源と制御対象物とは、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、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。 The control device, the signal source, and the controlled object provide various elements. At least some of these elements can be referred to as blocks, modules, or sections. Furthermore, elements included in the control system are referred to as functional means only if they are intentional.
この開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method thereof described in this disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. May be done. Alternatively, the control unit and the method described in this disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the controller and method described in this disclosure may include a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured with one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured by combination. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transition tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子７をＡＭＲ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）サイクルの素子として機能させるための磁場変調装置１１と熱輸送装置２１とを備える。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７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１１は、ＭＣＥ素子７を強い磁界内に置く励磁状態と、ＭＣＥ素子７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１１は、励磁期間、および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。励磁期間は、ＭＣＥ素子７が強い外部磁場の中に置かれる期間である。消磁期間は、ＭＣＥ素子７が励磁期間より弱い外部磁場の中に置かれる期間である。熱輸送装置２１は、ＭＣＥ素子７の磁気熱量効果による発熱と吸熱とに同期して、媒体８を軸方向（図示の左右方向）に移動させる。熱輸送装置２１は、ＭＣＥ素子７と媒体８との間に、相対的な、往復移動を生じさせる。この実施形態では、往復移動は、媒体８の往復流によって実現されている。
The
磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７と径方向に関して対向して配置されている。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７の径方向内側および／または径方向外側に配置されている。磁場変調装置１１は、磁力源と素子ベッドと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１１は、回転軸２ａに与えられる回転動力によって駆動される。磁場の変動は、磁力源と素子ベッドとのいずれか一方のみ、または両方を相対的に回転移動させることで作り出すことができる。この実施形態では、素子ベッドは、静止部材を提供する。磁力源は、可動部材を提供する。磁場変調装置１１は、外部磁場を生成するための磁力源１２、１３を備える。磁力源１２、１３は、永久磁石または電磁石によって提供することができる。磁力源１２は、ＭＣＥ素子７の径方向外側を移動する。磁力源１３は、ＭＣＥ素子７の径方向内側を移動する。磁場変調装置１１は、媒体８の往復的な流れに同期して、ＭＣＥ素子７への磁場の印加と除去とを繰り返す。
The
熱輸送装置２１は、ポンプと、流路切換機構とを備える。ポンプは、媒体を一方向に流す一方向流型のポンプである。ポンプ２２は、高温系統における媒体８の流れを生じさせる。ポンプ２３は、低温系統における媒体８の流れを生じさせる。ポンプ２２、２３は、いずれか一方だけが設けられてもよい。流路切換機構は、複数の弁２４と、駆動機構２５とを有する。複数の弁２４は、媒体８の通路を開閉する複数の弁によって提供される。それぞれの弁２４は、座面に対して垂直に移動する弁である。それぞれの弁２４は、駆動方向の一端において閉弁状態を提供し、駆動方向の他端において開弁状態を提供する。それぞれの弁２４は、いわゆるポペット型弁によって提供されている。それぞれの弁２４の背圧には大気圧が供給されている。
The
流路切換機構は、ひとつの素子ベッド（ひとつのＭＣＥ素子７）に関して、複数の弁２４を備える。複数の弁２４は、素子ベッド（ＭＣＥ素子７）の高温端ＨＴに配置されて媒体８の通路を開閉する高温端弁を含む。高温端弁は、高温端ＨＴに位置づけられた入口弁３２、および出口弁３５を有する。入口弁３２および出口弁３５のそれぞれは、２ポート２位置弁、いわゆる開閉弁によって提供することができる。入口弁３２および出口弁３５は、ひとつの３ポート２位置弁、いわゆる通路切換弁によって提供されてもよい。複数の弁２４は、素子ベッド（ＭＣＥ素子７）の低温端ＬＴに配置されて媒体８の通路を開閉する低温端弁を含む。低温端弁は、低温端ＬＴに位置づけられた出口弁３３、および入口弁３４を有する。入口弁３４および出口弁３３のそれぞれは、２ポート２位置弁、いわゆる開閉弁によって提供することができる。入口弁３４および出口弁３３は、ひとつの３ポート２位置弁、いわゆる通路切換弁によって提供されてもよい。
The flow path switching mechanism includes a plurality of
入口弁３２は、高温端ＨＴにおいて、ポンプ２２の吐出ポートと素子ベッドとの間に配置されている。入口弁３２は、高温端ＨＴから媒体８を入れる高温端入口弁である。媒体８は、高温端ＨＴにおいて、入口弁３２を通して素子ベッドへ入る。
The
出口弁３３は、低温端ＬＴにおいて、ポンプ２３の吸入ポートと素子ベッドとの間に配置されている。出口弁３３は、低温端ＬＴから媒体８を出す低温端出口弁である。媒体８は、低温端ＬＴにおいて、出口弁３３を通して素子ベッドから出る。
The
入口弁３４は、低温端ＬＴにおいて、ポンプ２３の吐出ポートと素子ベッドとの間に配置されている。入口弁３４は、低温端ＬＴから媒体８を入れる低温端出口弁である。媒体８は、低温端ＬＴにおいて、入口弁３４を通して素子ベッドへ入る。
The
出口弁３５は、高温端ＨＴにおいて、ポンプ２２の吸入ポートと素子ベッドとの間に配置されている。出口弁３５は、高温端ＨＴから媒体８を出す高温端出口弁である。媒体８は、高温端ＨＴにおいて、出口弁３５を通して素子ベッドから出る。
The
一対の弁３２、３３（入口弁３２および出口弁３３）によって高温端ＨＬから低温端ＬＴへ向かう流れが提供される。一対の弁３４、３５（入口弁３４および出口弁３５）によって低温端ＬＴから高温端ＨＬへ向かう流れが提供される。流路切換機構は、複数の素子ベッド（複数のＭＣＥ素子７）のそれぞれに、一対の弁３２、３３および一対の弁３４、３５を備えている。一対の弁３２、３３は、素子ベッドの両端に離れて配置されている。一対の弁３４、３５は、素子ベッドの両端に離れて配置されている。
A pair of
駆動機構２５は、高温端入口弁と低温端入口弁とを開弁状態と閉弁状態とに交互に駆動するように構成されている。駆動機構２５は、高温端出口弁と低温端出口弁とを開弁状態と閉弁状態とに交互に駆動するように構成されている。駆動機構２５は、高温端入口弁と高温端出口弁とを開弁状態と閉弁状態とに交互に駆動するように構成されている。駆動機構２５は、低温端入口弁と低温端出口弁とを開弁状態と閉弁状態とに交互に駆動するように構成されている。駆動機構２５は、カム機構によって提供されている。
The
駆動機構２５は、複数の弁３２、３３、３４、３５を駆動する。駆動機構２５は、一対の弁３２、３３と、一対の弁３４、３５とを、開閉状態が互いに反対になるように駆動する。言い換えると、駆動機構２５は、一対の弁３２、３３と、一対の弁３４、３５とを、交互に開閉する。この結果、一対の弁３２、３３が開くとき、一対の弁３４、３５が閉じ、一対の弁３２、３３が閉じるとき、一対の弁３４、３５が開く。このような関係は、相補的関係と呼ぶことができる。駆動機構２５は、２つの弁が同時に開く期間、および／または、２つの弁が同時に開く期間の存在を許容する。駆動機構２５は、少なくとも相補的な期間を提供するように複数の弁２４を駆動する。複数の弁２４が、相補的に駆動されることにより、素子ベッドには往復流れが提供される。流路切換機構は、作業室（ＭＣＥ素子７）に対する媒体８の流れ方向を反転するように切換える。
The
具体的には、磁場変調装置１１は、磁力源１２、１３を回転移動させる。これにより、磁場変調装置１１は、ひとつの作業室（ＭＣＥ素子７）に与えられる磁場を励磁期間と消磁期間とに交互に切り替える。熱輸送装置２１は、ポンプ２２、２３によって媒体８を圧送し、複数の弁２４を相補的に駆動する。これにより、熱輸送装置２１は、作業室（ＭＣＥ素子７）における媒体８の流れ方向を交互に反転させる。磁場変調装置１１による磁場の切り替えと、熱輸送装置２１による流れ方向の反転とは、同期している。磁場変調装置１１がＭＣＥ素子７を強い磁場の中に置くとき、熱輸送装置２１がＭＣＥ素子７に沿って第１方向に媒体８を流す。第１方向は、低温端ＬＴから高温端ＨＴに向かう方向である。磁場変調装置１１がＭＣＥ素子７を弱い磁場の中に置くとき、熱輸送装置２１がＭＣＥ素子７に沿って第２方向に媒体８を流す。第２方向は、高温端ＨＴから低温端ＬＴに向かう方向である。
Specifically, the
複数の弁２４のそれぞれは、固定の弁座２４ａと、可動の弁体２４ｂとを有する。弁座２４ａは、シリンダ状の部材によって提供されている。弁２４は、弁座２４ａと弁体２４ｂとの間に配置されたシール部材２４ｃを有している。シール部材２４ｃは、弁座２４ａと弁体２４ｂとに接触し、圧縮されることにより閉弁状態を提供する。弁座２４ａは、端面ポート２４ｄ、および周面ポート２４ｅを有する。端面ポート２４ｄは、弁体２４ｂの移動方向において弁体２４ｂに対向して開口している。周面ポート２４ｅは、弁体２４ｂの側面に対向して開口している。弁体２４ｂは、ピストン状の部材によって提供されている。複数の弁２４のそれぞれは、ロッド２４ｆと、カムフォロワ２４ｇとを有する。ロッド２４ｆは、弁体２４ｂとカムフォロワ２４ｇとを連結する。ロッド２４ｆは、弁体２４ｂの移動方向に沿って延び、弁体２４ｂの移動方向に平行に移動する部材である。ロッド２４ｆは、弁体２４ｂと駆動機構２５とを作用的に連結している。カムフォロワ２４ｇは、後述のカム部材２５ａのカムプロファイルに沿って移動する。カムフォロワ２４ｇは、カム部材２５ａとともに、駆動機構２５を提供する。複数の弁２４のそれぞれは、弁体２４ｂを往復方向のいずれか一方に向けて付勢するためのバイアス部材を備える場合がある。例えば、バイアス部材は、弁体２４ｂを閉弁方向、または開弁方向へ付勢するスプリングによって提供される。
Each of the plurality of
駆動機構２５は、カム部材２５ａを有する。カム部材２５ａは、回転軸２ａによって駆動される。カム部材２５ａは、端面にカムプロファイルを有する。カムフォロワ２４ｇは、カム部材２５ａのカムプロファイルの上を転動する。
The
流路切換機構（複数の弁２４および駆動機構２５）は、開閉動作のために動力を消費する構造を有している。流路切換機構に起因する動力消費は、動力源５における回転動力の消費として把握される。流路切換機構が消費する動力Ｌ（Ｗ）は、Ｌ＝ｍｕ・Ｆｗ・Ｒｄ・Ｎｆで表すことができる。ｍｕは、カム部材２５ａとカムフォロワ２４ｇとの間の摩擦係数である。Ｆｗは、カムフォロワ２４ｇからカム部材２５ａへ作用する荷重（Ｎ）である。Ｒｄは、カム部材２５ａとカムフォロワ２４ｇとの接触部における軌道半径（ｍ）である。Ｎｆは、カム部材２５ａの回転周波数（Ｈｚ）である。
The flow path switching mechanism (the plurality of
弁２４は、弁体２４ｂとシール部材２４ｃとが離れることによって開弁状態を提供する。弁２４は、開弁状態では、弁体２４ｂの第１受圧面積と、ポンプ２２、２３による圧力とに応じた力によって開弁方向へ付勢される。弁２４は、弁体２４ｂとシール部材２４ｃとが接触し、さらに弁体２４ｂをシール部材２４ｃへ向けて押し付けることによって、閉弁状態を提供する。このとき、弁体２４ｂは、シール部材２４ｃを圧縮し、変形させる。弁２４は、閉弁状態では、弁体２４ｂの第２受圧面積と、ポンプ２２、２３による圧力とに応じた力によって開弁方向へ付勢される。第２受圧面積は、第１受圧面積より小さい。
The
図示の例では、流路切換機構は、閉弁状態において開弁荷重Ｆｗｏを生じ、閉弁状態において閉弁荷重Ｆｗｃを生じる。閉弁荷重Ｆｗｃは、開弁荷重Ｆｗｏより大きい（Ｆｗｃ＞Ｆｗｃ）。弁２４は、閉弁状態において、開弁状態より大きい荷重（Ｆｗｃ＞Ｆｗｏ）を生じる。このため、流路切換機構は、閉弁状態において大きい動力を消費する。よって、流路切換機構の消費動力を抑制するために、閉弁状態における閉弁荷重Ｆｗｃを抑制することが望ましい。
In the illustrated example, the flow path switching mechanism generates the valve opening load Fwo in the valve closed state and the valve closing load Fwc in the valve closed state. The valve closing load Fwc is larger than the valve opening load Fwo (Fwc>Fwc). In the valve closed state, the
熱輸送装置２１は、荷重抑制機構３９を備える。荷重抑制機構３９は、少なくともひとつの弁２４における荷重Ｆｗを抑制する。荷重抑制機構３９は、複数の弁２４のうちの一部における荷重Ｆｗを抑制してもよい。この実施形態では、荷重抑制機構３９は、複数の弁２４のすべてにおける荷重Ｆｗを抑制する。
The
荷重抑制機構３９は、荷重Ｆｗの方向と反対の力を生成する反力源４１を有する。高温端ＨＴにおける入口弁３２は、交互に開閉駆動される低温端ＬＴにおける入口弁３４に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。高温端ＨＴにおける出口弁３５は、交互に開閉駆動される低温端ＬＴにおける出口弁３３に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。低温端ＬＴにおける出口弁３３は、交互に開閉駆動される高温端ＨＴにおける出口弁３５に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。低温端ＬＴにおける入口弁３４は、交互に開閉駆動される高温端ＨＴにおける入口弁３２に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。
The
荷重抑制機構３９は、弁２４と反力源４１とを連結する連結機構５１を備える。連結機構５１は、弁２４と反力源４１との間において、荷重Ｆｗの方向における力を伝達可能な機構である。言い換えると、連結機構５１は、相補的に動作する２つの弁２４を作用的に連結している。連結機構５１は、交互に開閉駆動される高温端弁と低温端弁とを連結している。連結機構５１は、高温端ＨＴにおける入口弁３２と、交互に開閉駆動される低温端ＬＴにおける入口弁３４とを機械的に連結している。連結機構５１は、高温端ＨＴにおける出口弁３５と、交互に開閉駆動される低温端ＬＴにおける出口弁３３とを機械的に連結している。連結機構５１は、交互に開閉駆動される入口弁３２と入口弁３４との間、および、交互に開閉駆動される出口弁３５と出口弁３３との間を連結している。連結機構５１は、交互に開閉駆動される入口弁３２と入口弁３４との間、または、交互に開閉駆動される出口弁３５と出口弁３３との間を連結していてもよい。
The
連結機構５１は、複数の連結部材５２、５３を備える。連結部材５２、５３は、荷重Ｆｗの方向における力を双方向に伝達可能な部材である。連結部材５２、５３は、ブラケット型である。連結部材５２、５３の形状は、軸方向に互いに離れている２つのロッド２４ｆを連結するために適している。連結部材５２、５３は、２つのロッド２４ｆに強固に接合されている。連結部材５２、５３は、剛体である。連結部材５２、５３は、その材料、および／または形状に依存する剛性を提供する。連結部材５２、５３は、連結される２つの弁２４の軸ずれを吸収するように撓む場合がある。
The connecting
連結機構５１は、弁２４に機械的に連結されている。連結機構５１は、弁２４から駆動機構２５に与えられる荷重Ｆｗと反対の方向をもつ反力Ｆｒを弁２４に作用させる。連結部材５２は、入口弁３２と、入口弁３４とを作用的に連結している。言い換えると、連結部材５２は、相補的に動作する２つの弁２４を作用的に連結している。連結部材５３は、出口弁３３と、出口弁３５とを作用的に連結している。言い換えると、連結部材５３は、相補的に動作する２つの弁２４を作用的に連結している。
The connecting
図２は、入口弁３２と、入口弁３４との間における荷重抑制作用を示す。入口弁３２のロッド２４ｆと、入口弁３４のロッド２４ｆとは、連結部材５２によって作用的に連結されている。入口弁３２が閉弁状態にあるとき、入口弁３４は開弁状態にある。すなわち、入口弁３２と入口弁３４とは、相補的な駆動関係にある。入口弁３２が閉弁状態にあるとき、入口弁３４は開弁状態にある。このとき、入口弁３４は、媒体８の圧力Ｐに起因して反力源４２として機能する。
FIG. 2 shows the load suppressing action between the
図３は、入口弁３２と、入口弁３４との間における荷重抑制作用を示す。入口弁３２が開弁状態にあるとき、入口弁３４は閉弁状態にある。入口弁３２が開弁状態にあるとき、入口弁３４は閉弁状態にある。このとき、入口弁３２は、媒体８の圧力Ｐに起因して反力源４４として機能する。
FIG. 3 shows the load suppressing action between the
図４は、出口弁３３と、出口弁３５との間における荷重抑制作用を示す。出口弁３３のロッド２４ｆと、出口弁３５のロッド２４ｆとは、連結部材５３によって作用的に連結されている。出口弁３３が閉弁状態にあるとき、出口弁３５は開弁状態にある。すなわち、出口弁３３と出口弁３５とは、相補的な駆動関係にある。出口弁３３が閉弁状態にあるとき、出口弁３５は開弁状態にある。このとき、出口弁３５は、媒体８の圧力Ｐに起因して反力源４３として機能する。
FIG. 4 shows a load suppressing action between the
図５は、出口弁３３と、出口弁３５との間における荷重抑制作用を示す。出口弁３３が開弁状態にあるとき、出口弁３５は閉弁状態にある。出口弁３３が開弁状態にあるとき、出口弁３５は閉弁状態にある。このとき、出口弁３３は、媒体８の圧力Ｐに起因して反力源４５として機能する。
FIG. 5 shows the load suppressing action between the
図２から図５に図示されるように、ひとつの素子ベッドに関連付けられた相補的な駆動関係にある２つの弁２４は、互いに、反力源４１を提供する。閉弁状態にある弁２４の受圧面積と、開弁状態にある弁２４の受圧面積とは、差を有する。この受圧面積の差は、荷重Ｆｗを抑制する方向の力を生成する。閉弁状態にある弁２４が生成する荷重Ｆｗと、開弁状態にある弁２４が生成する反力Ｆｒとは、反対方向である。さらに、連結機構５１は、２つの弁２４の間において、荷重Ｆｗと、反力Ｆｒとを相殺することを可能とする。荷重Ｆｗの一部は、反力Ｆｒによって相殺される。この結果、荷重Ｆｗは、反力Ｆｒによって抑制される。
As shown in FIGS. 2-5, the two
以上に述べた実施形態では、ひとつの素子ベッドに関連付けられた相補的な駆動関係にある２つの弁２４は、連結機構５１によって連結されている。相補的な駆動関係にある２つの弁２４は、互いに反力源４１としても機能する。反力源４１が生成する反力Ｆｒは、弁２４によって生成される荷重Ｆｗを抑制する。荷重Ｆｗの抑制は、動力消費を抑制する。この結果、弁を開閉するための動力消費が抑制された磁気熱量効果ヒートポンプ装置を提供することができる。
In the embodiment described above, the two
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、連結機構５１は、剛体である連結部材５２、５３によって提供されている。これに加えて、連結機構５１は、吸収機構を備えることができる。吸収機構は、反力源４２と弁２４との間に配置されている。吸収機構は、反力Ｆｒの伝達を可能としつつ、反力源４２と弁２４との軸の誤差（ずれ）を吸収する。吸収機構は、反力Ｆｒの伝達方向以外へのずれを許容する継ぎ手を備えることができる。
Second Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic form. In the above embodiment, the connecting
図６において、連結機構５１として、連結部材５２が代表的に図示されている。連結機構５１は、剛体である連結部材５２に加えて、継ぎ手２５４を備える。連結部材５２は、互いに独立した２つの連結部材２５２ａ、２５２ｂを有する。２つの連結部材２５２ａ、２５２ｂの間には、流体カップリングとしての継ぎ手２５４が設けられている。継ぎ手２５４は、非圧縮性の流体を封入したシリンダ−ピストンによって提供されている。継ぎ手２５４は、Ｘ軸方向（反力Ｆｒの方向）における力の伝達を可能とする。継ぎ手２５４は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向における、連結部材２５２ａの軸ＡＸａと、連結部材２５２ｂの軸ＡＸｂとのずれを許容する。この結果、継ぎ手２５４は、反力源４２と弁２４との軸の誤差を吸収する。この実施形態でも、荷重抑制機構３９によって消費動力が抑制される。
In FIG. 6, a connecting
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、吸収機構としての継ぎ手２５４は、流体カップリングによって提供されている。これに代えて、連結機構５１は、多様なカップリングを備えることができる。
Third Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic form. In the above embodiment, the joint 254 as the absorbing mechanism is provided by the fluid coupling. Alternatively, the
図７において、連結機構５１は、磁気カップリングとしての継ぎ手３５４を備える。継ぎ手３５４は、互いに反発する２つの永久磁石を備える。この実施形態によると、永久磁石の間に作用する磁力の反発によって、反力Ｆｒの伝達を可能とする。また、継ぎ手３５４は、磁力によって、反力源４２と弁２４との軸の誤差を吸収する。
In FIG. 7, the
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、連結部材５２、５３は、２つのロッド２４ｆに接合されている。これに代えて、連結部材５２、５３と、２つのロッド２４ｆとは、嵌合部４５４によって連結することができる。嵌合部４５４は、吸収機構を提供する。
Fourth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic form. In the above embodiment, the connecting
図８において、連結機構５１は、連結部材４５２を備える。連結部材４５２は、２つのロッド２４ｆを連結している。連結部材４５２と、ロッド２４ｆとは、嵌合部４５５によって連結されている。嵌合部４５４は、Ｘ軸方向に関して、反力Ｆｒの伝達を可能とする。嵌合部４５４は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に関して、連結部材４５２とロッド２４ｆとの相対的なずれを許容する。この結果、嵌合部４５４は、ロッド２４ｆの軸ＡＸａと、ロッド２４ｆの軸ＡＸｂとのずれを許容する。この実施形態でも、荷重抑制機構３９によって消費動力が抑制される。
In FIG. 8, the connecting
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。上記実施形態では、連結機構５１は、剛体の連結部材５２、５３によって２つのロッド２４ｆを連結している。これに代えて、連結機構５１は、多関節リンク機構によって２つのロッド２４ｆを連結してもよい。多関節リンク機構は、吸収機構を提供する。
Fifth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic form. In the above-described embodiment, the
図９において、連結機構５１は、多関節リンク機構５５４である。多関節リンク機構５５４は、平行リンクである。連結機構５１は、複数のリンク部材５５２ｃ、５５２ｄ、５５２ｅと、複数のピボット５５２ｆと、複数の支点５５４ａを有する。多関節リンク機構５５４は、支点５５４ａにおいて揺動する。この結果、反力源４２において生成された反力Ｆｒが、荷重Ｆｗを抑制するように伝達される。同時に、多関節リンク機構５５４は、反力源４２と弁２４との軸の誤差を吸収する。リンク部材５５２ｃ、５５２ｄ、５５２ｅの長さ、および支点５５４ａの位置は、所定の反力Ｆｒが得られるように調節することができる。この実施形態でも、荷重抑制機構３９によって消費動力が抑制される。
In FIG. 9, the connecting
第６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、ひとつの弁２４に対して反力を与える反力源４１は、相補的に駆動される他の弁２４によって提供される。これに代えて、弁２４に対して反力を与える反力源４１は、圧力アクチュエータによって提供されてもよい。言い換えると、ＭＨＰ装置２は、弁２４とは物理的に別の追加的な構成要素として、さらに反力源４１を備えていてもよい。
Sixth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic form. In the above embodiment, the
図１０において、反力源４１は、複数の圧力アクチュエータ６４２、６４３、６４４、６４５を備える。圧力アクチュエータ６４２、６４３、６４４、６４５は、ポンプ２２、２３から供給される媒体８の圧力によって反力Ｆｒを生成する。圧力アクチュエータ６４２、６４３、６４４、６４５は、媒体８の圧力を、機械的な変位に変換する。圧力アクチュエータ６４２、６４３、６４４、６４５は、流体圧力シリンダとも呼ばれる。圧力アクチュエータ６４２は、入口弁３２に対する反力源４１を提供する。圧力アクチュエータ６４３は、出口弁３３に対する反力源４１を提供する。圧力アクチュエータ６４４は、入口弁３４に対する反力源４１を提供する。圧力アクチュエータ６４５は、出口弁３５に対する反力源４１を提供する。この実施形態でも、荷重抑制機構３９は、反力源４１と連結機構５１とを備える。
In FIG. 10, the
図１１は、入口弁３２に関する荷重抑制機構３９を示す。圧力アクチュエータ６４２とレバー２５ｂとは、連結部材６５６によって連結されている。圧力アクチュエータ６４２は、荷重Ｆｗと反対方向の反力Ｆｒを生成する。反力Ｆｒは、媒体８の圧力Ｐと、受圧面積Ａｔとに依存する。
FIG. 11 shows a
図１２は、出口弁３３に関する荷重抑制機構３９を示す。圧力アクチュエータ６４３とレバー２５ｂとは、連結部材６５７によって連結されている。圧力アクチュエータ６４３は、荷重Ｆｗと反対方向の反力Ｆｒを生成する。反力Ｆｒは、媒体８の圧力Ｐと、受圧面積Ａｔとに依存する。
FIG. 12 shows a
図１３は、入口弁３４に関する荷重抑制機構３９を示す。圧力アクチュエータ６４４とレバー２５ｂとは、連結部材６５８によって連結されている。圧力アクチュエータ６４４は、荷重Ｆｗと反対方向の反力Ｆｒを生成する。反力Ｆｒは、媒体８の圧力Ｐと、受圧面積Ａｔとに依存する。圧力アクチュエータ６４４は、少なくとも圧力Ｐに依存して入口弁３４に生成される力を相殺する。
FIG. 13 shows a
図１４は、出口弁３５に関する荷重抑制機構３９を示す。圧力アクチュエータ６４５とレバー２５ｂとは、連結部材６５９によって連結されている。圧力アクチュエータ６４５は、荷重Ｆｗと反対方向の反力Ｆｒを生成する。反力Ｆｒは、媒体８の圧力Ｐと、受圧面積Ａｔとに依存する。圧力アクチュエータ６４５は、少なくとも圧力Ｐに依存して入口弁３４に生成される力を相殺する。
FIG. 14 shows a
第７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、ブラケット型の連結部材５２、５３が、複数の弁２４と複数の反力源４１との予め定められた対を連結している。これに代えて、ＭＨＰ装置２は、多様な形状の連結部材を採用することができる。
Seventh Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the bracket-
図１５において、弁２４と反力源４１とは、棒状の連結部材７５６によって連結されている。棒状の連結部材７５６を採用可能とするために、弁２４と反力源４１とは、互いに径方向において重複するように配置されている。この実施形態でも、荷重抑制機構３９は、反力源４１と連結機構５１とを備える。
In FIG. 15, the
第８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、共通の回転軸２ａが、磁場変調装置１１と熱輸送装置２１とを駆動する。これに代えて、ＭＨＰ装置２は、多様なレイアウトを採用することができる。
Eighth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic form. In the above embodiment, the common
図１６において、ＭＨＰ装置２は、２つの回転軸８０２ａ、８０２ｂと、それらを作用的に連結する動力伝達機構８０２ｃとを備える。磁場変調装置１１は、回転軸８０２ａによって駆動される。熱輸送装置２１は、回転軸８０２ｂによって駆動される。動力伝達機構８０２ｃは、回転力を伝達するギヤトレイン、またはチェーンによって提供することができる。この構成では、ＭＨＰ装置２の多様な配置が可能となる。この実施形態でも、荷重抑制機構３９は、反力源４１と連結機構５１とを備える。
In FIG. 16, the
第９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、開弁荷重Ｆｗｏが、開弁荷重Ｆｗｃより小さい（Ｆｗｏ＜Ｆｗｃ）。これに代えて、流路切換機構は、開弁荷重Ｆｗｏが、閉弁荷重Ｆｗｃより大きくなるように構成されてもよい。
Ninth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment as a basic form. In the above embodiment, the valve opening load Fwo is smaller than the valve opening load Fwc (Fwo<Fwc). Alternatively, the flow path switching mechanism may be configured so that the valve opening load Fwo is larger than the valve closing load Fwc.
図１７において、弁２４は、ポペット型弁である。弁２４は、バイアス部材９２４ｓを有する。バイアス部材９２４ｓは、弁体を閉弁方向へ付勢している。この場合、開弁荷重Ｆｗｏは、閉弁荷重Ｆｗｃより大きい（Ｆｗｏ＞Ｆｗｃ）。
In FIG. 17, the
この実施形態でも、入口弁９３４は、入口弁９３２に対する反力源４２を提供する。すなわち、素子ベッドの一端における入口弁は、素子ベッドの他端における入口弁に対する反力源を提供する。同様に、素子ベッドの一端における出口弁は、素子ベッドの他端における出口弁に対する反力源を提供する。さらに、連結機構５１は、荷重Ｆｗを抑制するように反力Ｆｒを伝達する。この結果、この実施形態でも、荷重抑制機構３９は、反力源４１と連結機構５１とを備える。
In this embodiment as well, the inlet valve 934 provides a source of reaction force 42 for the inlet valve 932. That is, the inlet valve at one end of the element bed provides a reaction force source for the inlet valve at the other end of the element bed. Similarly, the outlet valve at one end of the element bed provides a source of reaction force to the outlet valve at the other end of the element bed. Further, the connecting
第１０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、連結機構５１は、高温端弁と低温端弁とを連結している。これに代えて、連結機構５１は、高温端ＨＴにおける２つの弁２４、または低温端ＬＴにおける２つの弁２４を連結してもよい。
Tenth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the
この実施形態では、先行する実施形態と同じ駆動機構２５を備える。駆動機構２５は、高温端ＨＴの入口弁３２と高温端ＨＴの出口弁３５とを交互に開閉駆動し、低温端ＬＴの入口弁３４と低温端ＬＴの出口弁３３とを交互に開閉駆動するように構成されている。荷重抑制機構３９は、交互に開閉駆動される入口弁３２と出口弁３５との間、および／または、交互に開閉駆動される出口弁３３と入口弁３４との間を連結する連結機構５１を備える。入口弁３２は、交互に開閉駆動される出口弁３５に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。出口弁３３は、交互に開閉駆動される入口弁３４に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。入口弁３４は、交互に開閉駆動される出口弁３３に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。出口弁３５は、交互に開閉駆動される入口弁３２に関する反力Ｆｒを生成する反力源４１である。荷重抑制機構３９は、交互に開閉駆動される入口弁３２と出口弁３５との間、または、交互に開閉駆動される出口弁３３と入口弁３４との間を連結する連結機構５１を備えていてもよい。
In this embodiment, the
図１８は、ひとつの素子ベッドにおける高温端を示している。連結機構５１は、連結部材Ａ５２ａを備える。連結部材Ａ５２ａは、高温端ＨＴにおける入口弁３２と出口弁３５を連結している。同様に、連結部材は、低温端ＬＴにおける入口弁３４と出口弁３３を連結している。連結機構５１は、連結部材Ａ５２ａを揺動可能に支持する支点Ａ５２ｂを有する。これにより、連結機構５１は、反力Ｆｒの方向を変換する。この実施形態でも、荷重抑制機構３９によって消費動力が抑制される。
FIG. 18 shows a high temperature end in one device bed. The connecting
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに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 disclosures in this specification and the drawings are not limited to the illustrated embodiments. The disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations on them based on them. For example, the disclosure is not limited to the combination of parts and/or elements shown in the embodiments. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that may be added to the embodiments. The disclosure includes omissions of parts and/or elements of the embodiments. The disclosure includes replacements or combinations of parts and/or elements between one embodiment and another. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. It is to be understood that some technical scopes disclosed are shown by the description of the claims, and further include meanings equivalent to the description of the claims and all modifications within the scope.
上記実施形態では、カム部材２５ａは、端面にカムプロファイルを有する。これに代えて、カム部材２５ａは、外周面にカムプロファイルを有していてもよい。また、カム部材２５ａは、内周面にカムプロファイルを有していてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、媒体８の圧力Ｐによって反力Ｆｒを生成するために、反力源４１を備えている。反力源４１は、弁２４に一体的に設けられてもよい。例えば、媒体８の圧力Ｐを弁体２４ｂの背圧として供給してもよい。例えば、ひとつの弁２４が閉弁状態である場合に、弁体２４ｂの背圧を供給することにより、荷重Ｆｗを抑制することができる。
In the above embodiment, the
１ 空調装置、 ２ ＭＨＰ装置、 ３ 熱交換器、 ４蓄熱装置、
５ 動力源、 ６ ハウジング、 ７ ＭＣＥ素子、 ８ 媒体、
９ 制御装置、 １１ 磁場変調装置、 １２、１３ 磁力源、
２１ 熱輸送装置、 ２２、２３ ポンプ、 ２４ 弁、
２５ 駆動機構、 ３２、３４ 入口弁、 ３３、３５ 出口弁、
３９ 荷重抑制機構、 ４１、４２、４３、４４、４５ 反力源、
５１ 連結機構、 ２ａ 回転軸、
２５２ａ、２５２ｂ 連結部材、 ２５４ 継ぎ手、
３５４ 継ぎ手、
４５２ 連結部材、 ４５４ 嵌合部、
５５４ 平行リンク機構、
６４２、６４３、６４４、６４５ 圧力アクチュエータ、
７５６ 連結部材、
８０２ａ、８０２ｂ 回転軸、 ８０２ｃ 動力伝達機構、
９２４ａ バイアス部材、 ９３２ 入口弁、 ９３４ 入口弁。
1 air conditioner, 2 MHP device, 3 heat exchanger, 4 heat storage device,
5 power source, 6 housing, 7 MCE element, 8 medium,
9 control device, 11 magnetic field modulation device, 12, 13 magnetic force source,
21 heat transport device, 22, 23 pump, 24 valve,
25 drive mechanism, 32, 34 inlet valve, 33, 35 outlet valve,
39 load restraint mechanism, 41, 42, 43, 44, 45 reaction force source,
51 coupling mechanism, 2a rotating shaft,
252a, 252b connection member, 254 joint,
354 fitting,
452 connecting member, 454 fitting portion,
554 parallel link mechanism,
642, 643, 644, 645 pressure actuator,
756 connection member,
802a, 802b rotating shaft, 802c power transmission mechanism,
924a Biasing member, 932 inlet valve, 934 inlet valve.
Claims (10)
前記磁気熱量効果素子と熱交換する媒体（８）と、
前記磁気熱量効果素子に与えられる磁場を変調する磁場変調装置（１１）と、
前記媒体を往復的に流す熱輸送装置（２１）とを備え、
前記熱輸送装置は、
前記磁気熱量効果素子の高温端（ＨＴ）に配置されて前記媒体の通路を開閉する高温端弁および前記磁気熱量効果素子の低温端（ＬＴ）に配置されて前記媒体の通路を開閉する低温端弁を含む複数の弁（２４）と、
複数の前記弁を開閉駆動する駆動機構（２５）と、
前記弁から前記駆動機構に与えられる荷重（Ｆｗ）と反対の方向をもつ反力（Ｆｒ）を前記弁に作用させるために、前記弁に機械的に連結されている荷重抑制機構（３９）とを備える熱磁気サイクル装置。 A magnetocaloric effect element (7) exhibiting a magnetocaloric effect,
A medium (8) for exchanging heat with the magnetocaloric effect element;
A magnetic field modulator (11) for modulating a magnetic field applied to the magnetocaloric effect element;
A heat transport device (21) for reciprocally flowing the medium,
The heat transport device is
A high temperature end valve arranged at a high temperature end (HT) of the magnetocaloric effect element to open and close the passage of the medium and a low temperature end arranged to a low temperature end (LT) of the magnetocaloric effect element to open and close the passage of the medium. A plurality of valves (24) including valves,
A drive mechanism (25) for opening and closing the plurality of valves,
A load restraint mechanism (39) mechanically coupled to the valve for exerting a reaction force (Fr) having a direction opposite to the load (Fw) given to the drive mechanism from the valve to the valve. A thermomagnetic cycle device comprising.
前記高温端から前記媒体を入れる高温端入口弁（３２）、
前記低温端から前記媒体を出す低温端出口弁（３３）、
前記低温端から前記媒体を入れる低温端入口弁（３４）、および
前記高温端から前記媒体を出す高温端出口弁（３５）を備える請求項１に記載の熱磁気サイクル装置。 A plurality of said valves,
A hot end inlet valve (32) for admitting the medium from the hot end,
A low temperature end outlet valve (33) for ejecting the medium from the low temperature end,
The thermomagnetic cycle apparatus according to claim 1, further comprising a low temperature end inlet valve (34) for entering the medium from the low temperature end, and a high temperature end outlet valve (35) for discharging the medium from the high temperature end.
前記荷重抑制機構は、交互に開閉駆動される前記高温端入口弁（３２）と前記低温端入口弁（３４）との間、および／または、交互に開閉駆動される前記高温端出口弁（３５）と前記低温端出口弁（３３）との間を連結する連結機構（５１）を備える請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。 The drive mechanism alternately opens and closes the high temperature end inlet valve (32) and the low temperature end inlet valve (34) to alternate between the high temperature end outlet valve (35) and the low temperature end outlet valve (33). It is configured to open and close,
The load suppressing mechanism is provided between the high temperature end inlet valve (32) and the low temperature end inlet valve (34) which are alternately opened and closed, and/or the high temperature end outlet valve (35 which is alternately opened and closed. 3.) The thermomagnetic cycle device according to claim 2, further comprising a connection mechanism (51) for connecting the low temperature end outlet valve (33).
前記弁と前記反力源とを連結する連結機構（５１）を備える請求項１または請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。 The load suppressing mechanism further includes a reaction force source (41) that generates the reaction force,
The thermomagnetic cycle device according to claim 1 or 2, further comprising a connecting mechanism (51) that connects the valve and the reaction force source.
前記荷重抑制機構は、交互に開閉駆動される前記高温端入口弁（３２）と前記高温端出口弁（３５）との間、および／または、交互に開閉駆動される前記低温端入口弁（３４）と前記低温端出口弁（３３）との間を連結する連結機構（５１）を備える請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。 The drive mechanism alternately opens and closes the high temperature end inlet valve (32) and the high temperature end outlet valve (35) to alternate between the low temperature end inlet valve (34) and the low temperature end outlet valve (33). It is configured to open and close,
The load suppressing mechanism is arranged between the high temperature end inlet valve (32) and the high temperature end outlet valve (35) which are alternately opened and closed, and/or the low temperature end inlet valve (34 which is alternately opened and closed. 3.) The thermomagnetic cycle device according to claim 2, further comprising a connection mechanism (51) for connecting the low temperature end outlet valve (33).
端面ポートおよび周面ポートを有するシリンダ状の弁座（２４ａ）と、
前記弁座に対して可動のピストン状の弁体（２４ｂ）と、
前記弁座と前記弁体との間に配置されており、前記弁座と前記弁体とに接触し、圧縮されることにより前記閉弁状態を提供するシール部材（２４ｃ）とを備える請求項８に記載の熱磁気サイクル装置。 The valve is
A cylindrical valve seat (24a) having an end surface port and a peripheral surface port,
A piston-shaped valve body (24b) movable with respect to the valve seat,
A seal member (24c), which is disposed between the valve seat and the valve body, contacts the valve seat and the valve body, and is compressed to provide the closed state. 8. The thermomagnetic cycle device according to item 8.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019010386A JP2020118376A (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Thermo-magnetic cycle device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019010386A JP2020118376A (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Thermo-magnetic cycle device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020118376A true JP2020118376A (en) | 2020-08-06 |
Family
ID=71890447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019010386A Pending JP2020118376A (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Thermo-magnetic cycle device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020118376A (en) |
-
2019
- 2019-01-24 JP JP2019010386A patent/JP2020118376A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5278486B2 (en) | Thermomagnetic engine device and reversible thermomagnetic cycle device | |
| US20200072509A1 (en) | Thermomagnetic cycle device | |
| JP4549941B2 (en) | Complex fluid machinery | |
| US20140366557A1 (en) | Magnetic cooling apparatus and method of controlling the same | |
| CA2826038C (en) | Gaseous fluid compression device | |
| WO2015199139A1 (en) | Magnetic refrigerating device | |
| JP6447394B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6384255B2 (en) | Magneto-caloric element and thermomagnetism cycle device | |
| JP2017172820A (en) | Thermomagnetic cycle device | |
| JP2020118376A (en) | Thermo-magnetic cycle device | |
| JP6384256B2 (en) | Magneto-caloric element and thermomagnetism cycle device | |
| CN102297540A (en) | Pulse tube cooler system using automobile vibration energy | |
| JP5821889B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| US10989053B2 (en) | Roticulating thermodynamic apparatus | |
| JP6551292B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6060789B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP2021032518A (en) | Heat medium driving device and caloric effect cycle device | |
| JP6583143B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| WO2016038797A1 (en) | Thermomagnetic cycle device | |
| JP2020125876A (en) | Thermomagnetic cycle device | |
| JP2022012535A (en) | Solid refrigerant system | |
| CN102042716A (en) | Zero-leakage type refrigerator | |
| JP2021148398A (en) | Solid refrigerant system and method of operating the same | |
| JP6601300B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP3704491B2 (en) | Pulse tube expander with rotary valve |