JP2021032518A - 熱媒体駆動装置および熱量効果サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命の熱媒体駆動装置および熱量効果サイクル装置を提供することである。
【解決手段】磁気熱量効果型ヒートポンプ装置は、ＭＨＰ装置２と呼ばれる。ＭＨＰ装置２は、熱量効果サイクル装置を提供する。ＭＨＰ装置２は、素子ベッド３を備える。素子ベッド３は、熱量効果を発揮する素子４を備える。ＭＨＰ装置２は、素子ベッド３に熱媒体５の往復流を提供する熱輸送装置７を備える。熱輸送装置７は、熱媒体駆動装置を提供する。熱輸送装置７は、一次通路系統１１と、二次通路系統６１とを備える。一次通路系統１１は、駆動媒体８のための通路を提供する。二次通路系統６１は、熱媒体５のための通路を提供する。駆動媒体８の潤滑性能は、熱媒体５の潤滑性能より高い。熱媒体５の熱伝達率は、駆動媒体８の熱伝達率より高い。
【選択図】図１

Description

この明細書における開示は、熱媒体駆動装置および熱量効果サイクル装置に関する。

特許文献１は、磁気熱量による熱発生器を開示する。特許文献１では、磁気熱量効果素子と熱交換するように、冷却液を流している。さらに、冷却液を往復的に駆動するために、ピストンを利用している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特許第５７００２５８号公報

冷却液には、熱伝達および／または熱輸送といった熱的特性と、機械要素を潤滑するなどの機械的特性とが求められる。ところが、熱的特性と機械的特性とを両立することは困難であった。ひとつの側面では、熱的効率と、機械的効率との両立が困難である。ひとつの側面では、装置の寿命が潤滑特性によって制限される場合がある。ひとつの側面では、機械的要素の摩擦損失が装置の効率を低下させる場合がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、熱媒体駆動装置および熱量効果サイクル装置にはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、熱的特性と、機械的特性とを両立する熱媒体駆動装置および熱量効果サイクル装置を提供することである。

開示される他のひとつの目的は、長期間にわたって高い効率を持続できる熱媒体駆動装置および熱量効果サイクル装置を提供することである。

ここに開示された熱媒体駆動装置は、外部エネルギに応じて熱量効果を発揮する素子（４）と熱交換する熱媒体（５）と、熱媒体に作用することにより熱媒体の移動を生じる駆動媒体（８）とを備える。

開示される熱媒体駆動装置によると、熱媒体は、駆動媒体によって移動を生じる。熱媒体は、素子との熱交換、および／または、素子との熱交換により得た熱量の輸送に適する。駆動媒体は、動力源から熱媒体を駆動する用途に適する。この結果、熱的特性と、機械的特性とを両立する熱媒体駆動装置が提供される。

ここに開示された熱量効果サイクル装置は、外部エネルギに応じて熱量効果を発揮する素子（４）と、素子に与えられる外部エネルギを変調する外部エネルギ変調装置（６、４０６、５３６、５３７）と、素子と熱交換する熱媒体（５）、および、熱媒体に作用することにより熱媒体の移動を生じる駆動媒体（８）を含む熱媒体駆動装置（７）とを備える。

開示される熱量効果サイクル装置によると、熱媒体は、駆動媒体によって移動を生じる。熱媒体は、素子との熱交換、および／または、素子との熱交換により得た熱量の輸送に適する。駆動媒体は、動力源から熱媒体を駆動する用途に適する。この結果、熱的特性と、機械的特性とを両立する熱量効果サイクル装置が提供される。

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。

第１実施形態に係る熱機器を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示す断面図である。 熱機器の作動状態を示す断面図である。 第２実施形態に係るポンプを示す断面図である。 ポンプを示す断面図である。 第３実施形態に係る熱機器を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 第４実施形態に係る熱機器を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 第５実施形態に係る熱機器を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 熱機器の作動状態を示すブロック図である。 第６実施形態に係るポンプを示す断面図である。 第７実施形態に係るポンプを示す断面図である。 第８実施形態に係るポンプを示す断面図である。 第９実施形態に係るポンプを示す断面図である。 第１０実施形態に係るポンプを示す断面図である。

複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。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。

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、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ：Ｍａｇｎｅｔｏ−ｃａｌｏｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ）を備える。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置は、ＭＨＰ装置２と呼ばれる。ＭＨＰ装置２は、熱量効果サイクル装置を提供する。熱量効果サイクル装置は、固体冷媒に与えられる外部エネルギと、固体冷媒の内部エントロピとの変化を利用して、エネルギまたは熱量を出力する。熱量効果サイクル装置は、固体冷媒サイクル装置、または、固体熱量効果サイクル装置とも呼ぶことができる。

熱量効果サイクル装置のひとつの例は、固体冷媒に与えられる外部磁場を変化させることにより、固体冷媒の内部エントロピを変化させ、熱量を出力する。この場合、固体冷媒は、磁気熱量効果素子とも呼ばれる。この実施形態では、磁気熱量効果素子が用いられている。この場合、外部磁場の変化は、外部磁場変調装置によって与えられる。熱量効果サイクル装置のひとつの例は、固体冷媒に与えられる外部電場（電界）を変化させることにより、固体冷媒の内部エントロピを変化させ、熱量を出力する。この場合、固体冷媒は、電場熱量効果素子とも呼ばれる。この場合、外部電場の変化は、外部電場変調装置によって与えられる。熱量効果サイクル装置のひとつの例は、固体冷媒に与えられる外部圧力を変化させることにより、固体冷媒の内部エントロピを変化させ、熱量を出力する。この場合、固体冷媒は、圧力熱量効果素子とも呼ばれる。この場合、外部圧力の変化は、外部圧力変調装置によって与えられる。

この明細書においてヒートポンプ装置の語は広義の意味で使用される。すなわち、ヒートポンプ装置の語には、ヒートポンプ装置によって得られる冷熱を利用する装置と、ヒートポンプ装置によって得られる温熱を利用する装置との両方が含まれる。冷熱を利用する装置は、冷凍サイクル装置とも呼ばれることがある。よって、この明細書においてヒートポンプ装置の語は冷凍サイクル装置を包含する概念として使用される。

ＭＨＰ装置２は、素子ベッド３を備える。素子ベッド３は、熱量効果を発揮する固体冷媒としての素子４を備える。素子４は、外部エネルギの強弱、または、有無に応じて内部エントロピが変化することにより、熱量効果として放熱および吸熱を生じる。すなわち、素子４は、外部エネルギに応じて熱量効果を発揮する。ＭＨＰ装置２は、素子４と熱交換するための熱媒体５を備える。素子ベッド３は、素子４と熱媒体５との間における熱交換を可能とする。素子ベッド３は、素子４に対して外部エネルギを作用させることを可能とする。ＭＨＰ装置２は、素子４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６（ＭＧＭＤ）と熱輸送装置７とを備える。

素子４は、磁気熱量効果素子（ＭＣＥ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｃａｌｏｒｉｃ Ｅｆｆｅｃｔ）である。ＭＣＥ素子は、磁気熱量効果を発揮する。ＭＣＥ素子は、素子ベッド３に固定的に支持されている。ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子の磁気熱量効果を利用する。ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子によって高温端ＨＴと低温端ＬＴとを生成する。ＭＣＥ素子は、高温端ＨＴと低温端ＬＴとの間に設けられている。ＭＣＥ素子は、熱媒体５の流れ方向に沿って長く配置されている。

ＭＣＥ素子は、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。

熱媒体５は、素子４と熱交換する。熱媒体５は、熱を輸送する。熱媒体５は、素子４が吸熱するときに素子４へ熱を与える。熱媒体５は、素子４が発熱するときに素子４から熱を奪う。素子ベッド３において、素子４は、熱媒体５と熱交換するように配置されている。熱媒体５は、作業室を満たしている。熱媒体５は、熱を蓄え、熱を輸送する蓄熱要素を提供する。

磁場変調装置６は、固体冷媒に与えられる外部エネルギを強弱に変調する外部エネルギ変調装置を提供する。磁場変調装置６は、磁力源を備える。磁力源は、永久磁石、または、電磁石、または、永久磁石と電磁石との組合せによって提供可能である。磁場変調装置６は、周期的に変動する磁場をＭＣＥ素子に与える。ＭＣＥ素子は、磁場の中に配置され、磁気熱量効果を発揮する。磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子に外部磁場を与えるとともに、その外部磁場の強さを増減させる。磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子を強い磁界内に置く励磁状態と、ＭＣＥ素子を弱い磁界内またはゼロ磁界内に置く消磁状態とを周期的に切換える。磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子と磁力源との間の距離を周期的に変化させる可動機構を含む。可動機構は、ＭＣＥ素子、または磁力源のいずれか一方を他方に対して移動させる。磁場変調装置６は、ＭＣＥ素子に外部磁場を与える励磁期間と、外部磁場を除去する消磁期間とを交互に繰り返すように外部磁場の強さを周期的に変調する。

熱輸送装置７は、素子ベッド３において熱媒体５の往復流を提供するように構成されている。熱輸送装置７は、熱媒体駆動装置を提供する。熱輸送装置７は、素子４と熱媒体５との相対的な移動を往復的に生成する。熱輸送装置７は、素子４と熱交換する熱媒体５を素子４に沿って往復的に流す装置である。熱輸送装置７は、熱媒体５を磁場の変動に同期して往復的に流す。熱輸送装置７は、素子４の磁気熱量効果による発熱と吸熱とに同期して、熱媒体５を軸方向（図示の左右方向）に移動させる。熱輸送装置７は、素子４と熱媒体５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、熱媒体５の往復流によって実現されている。

ＭＨＰ装置２は、動力源９を備える。ＭＨＰ装置２は、例えば、動力源９によって回転駆動される。動力源９は、ＭＨＰ装置２の唯一の動力源９である。動力源９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９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。動力源９は、熱輸送装置７のための動力源である。動力源９は、素子ベッド３における熱媒体５の往復的な流れを間接的に生成する。動力源９と、熱媒体５との間には、駆動媒体８が介在している。駆動媒体８が介在することによって、動力源９から熱媒体５への間接的な動力伝達が実現されている。動力源９は、磁場変調装置６のための動力源でもある。ＭＨＰ装置２は、熱輸送装置７のための動力源と、磁場変調装置６の動力源とを含む複数の動力源を備えることができる。

熱輸送装置７は、一次通路系統１１と、二次通路系統６１とを備える。一次通路系統１１は、駆動媒体８の通路を提供する。二次通路系統６１は、熱媒体５の通路を提供する。一次通路系統１１と、二次通路系統６１とは、動力源９と熱媒体５との間に、流体的に介在している。熱媒体５は、外部エネルギに応じて熱量効果を発揮する素子４と熱交換する。さらに、熱媒体５は、熱を輸送する。駆動媒体８は、熱媒体５に作用することにより熱媒体５の移動を生じる。駆動媒体８は、直接的に、または、間接的に、熱媒体５に作用する。

熱媒体５は、不凍液、水、オイルなどの流体によって提供することができる。この実施形態では、熱媒体５は、水を主成分とする媒体によって提供されている。熱媒体５は、取り扱いの容易さ、入手の容易さ等の観点から、内燃機関に用いられる不凍液、すなわち、エチレングリコール水溶液によって提供されている。熱媒体５は、熱輸送媒体、または、熱的な作業媒体とも呼ばれる。

駆動媒体８は、不凍液、水、オイルなどの流体によって提供することができる。この実施形態では、駆動媒体８は、熱媒体５より高い潤滑性をもつオイルによって提供されている。駆動媒体８は、取り扱いの容易さ、入手の容易さ等の観点から、内燃機関に用いられる潤滑オイルによって提供されている。これに代えて、駆動媒体８は、機械的な潤滑性能を高めるための成分が加えられた水によって提供されてもよい。

熱媒体５は、熱的な特性に関して駆動媒体８より優れている。熱媒体５の熱伝達係数は、駆動媒体８の熱伝達係数より高い。熱媒体５の比熱は、駆動媒体８の比熱より大きいことが望ましい。駆動媒体８は、機械的な潤滑性に関して熱媒体５より優れている。任意の摩擦環境に、熱媒体５が存在する場合の摩擦係数を熱媒体５の摩擦係数と定義する。同じ摩擦環境に、駆動媒体８が存在する場合の摩擦係数を駆動媒体８の摩擦係数と定義する。この場合、熱媒体５の摩擦係数は、駆動媒体８の摩擦係数より大きい。言い換えると、熱媒体５の潤滑性能は、駆動媒体８の潤滑性能より低い。

一次通路系統１１は、直接ポンプ１２を備える。直接ポンプ１２は、動力源９の動力を受けて駆動媒体８の流れを生成する。直接ポンプ１２は、動力源９によって直接的に駆動され、駆動媒体８を加圧、または、減圧するポンプである。直接ポンプ１２は、動力源９から直接的に移動させられる部材によって駆動媒体８を加圧または減圧する。直接ポンプ１２は、熱輸送装置７における主要な機械的要素である。直接ポンプ１２は、熱輸送装置７における主要な摩擦要素である。駆動媒体８は、直接ポンプ１２を潤滑する媒体でもある。直接ポンプ１２は、駆動媒体８を一方向に流す一方向ポンプである。直接ポンプ１２は、熱輸送装置７における最も大きい摩擦を生成する摩擦部分を有する機械的要素である。直接ポンプ１２は、容積型ポンプ、または、非容積型ポンプによって提供することができる。直接ポンプ１２は、ピストンポンプ、ベーンポンプ、ギヤポンプ、または、スクロールポンプによって提供することができる。直接ポンプ１２の摩擦要素は、駆動媒体８によって潤滑されている。一次通路系統１１は、駆動媒体８のリザーバ１３を備える。リザーバ１３は、駆動媒体８を一定圧力に維持する定圧リザーバである。一次通路系統１１は、駆動媒体８の圧力変動を生成するための制御弁１４と制御弁１５とを備える。制御弁１４は加圧弁とも呼ばれる。制御弁１５は、減圧弁とも呼ばれる。２つの制御弁１４、１５は、一方が開いているときに、他方が閉じるように制御される。２つの制御弁１４、１５は、交互に開閉が切換えられる。２つの制御弁１４、１５は、互いに補い合うように制御されるから、相補的制御弁とも呼ばれる。

熱輸送装置７は、少なくともひとつの間接ポンプ６２を有する。間接ポンプ６２は、駆動媒体８を受けて熱媒体５の流れを生成する。間接ポンプ６２は、駆動源９によって直接的に駆動されない。間接ポンプ６２は、一次通路系統１１と二次通路系統６１との間に配置されている。間接ポンプ６２は、一次通路系統１１における駆動媒体８の圧力変動を、二次通路系統６１における熱媒体５の圧力変動に伝達する。間接ポンプ６２は、動力源９と熱媒体５との間に配置されている。間接ポンプ６２は、動力源９が提供する動力を駆動媒体８を介して熱媒体５に伝達し、熱媒体５の流れを生成する。

一次通路系統１１は、間接ポンプ６２を駆動するための流体制御機構を備える。流体制御機構は、直接ポンプ１２、制御弁１４、１５、およびリザーバ１３を含む。間接ポンプ６２は、直接ポンプ１２より機械的な摩擦が少ないポンプによって提供されている。この実施形態では、間接ポンプ６２は、ダイヤフラムポンプによって提供されている。ひとつの観点において、間接ポンプ６２は、駆動媒体８によって機械的に潤滑されている。他方の観点において、間接ポンプ６２は、熱媒体５と接している。このため、間接ポンプ６２は、熱媒体５がもつ相対的に低い潤滑性能に晒されている。よって、間接ポンプ６２は、直接ポンプ１２より厳しい潤滑環境に置かれている。

一次通路系統１１は、直接ポンプ１２と、リザーバ１３と、２つの制御弁１４、１５により、駆動媒体８の往復的な流れを生成している。よって、一次通路系統１１は、駆動媒体８の往復的な流れを生成する流体的機械を有するといえる。一次通路系統１１は、直接ポンプ１２に代えて、ピストンポンプのような往復方向ポンプを備えていてもよい。この場合、往復方向ポンプは、駆動媒体８の往復的な流れを生成する流体的機械を提供する。

二次通路系統６１は、素子ベッド３において熱媒体５の往復流を提供する。二次通路系統６１は、熱媒体５を駆動するための流体制御機構を備える。二次通路系統６１は、素子ベッド３を共通部分としている。二次通路系統６１は、素子ベッド３の一方に配置された一方通路ａと、素子ベッド３の他方に配置された他方通路ｂとを有する。二次通路系統６１は、他方通路ｂから一方通路ａへ向かう流れと、一方通路ａから他方通路ｂへ向かう流れとを生成する。一方通路ａと、他方通路ｂとは、熱媒体５を往復的に授受する。二次通路系統６１は、環状の通路によって提供されている。

二次通路系統６１は、一方通路ａにリザーバ６５を備える。リザーバ６５は、熱媒体５を受動的に受けて容積変化する。リザーバ６５は、熱媒体５を一定圧力に維持する定圧リザーバである。リザーバ６５は、間接ポンプ６２と逆に駆動される間接ポンプでもよい。二次通路系統６１は、熱媒体５の流れ方向を制限する一方向弁要素を備える。二次通路系統６１は、リザーバ６５の前後に配置された一方向弁６６と、一方向弁６７とを有する。２つの一方向弁６６、６７は、リザーバ６５の入口と出口を規定する。２つの一方向弁６６、６７は、リザーバ６５を一方向リザーバとして機能させる。一方向弁６６は、入口弁とも呼ばれる。一方向弁６７は、出口弁とも呼ばれる。

二次通路系統６１は、他方通路ｂに間接ポンプ６２を備える。二次通路系統６１は、熱媒体５の流れ方向を制限する一方向弁要素を備える。二次通路系統６１は、間接ポンプ６２の前後に配置された一方向弁６３と、一方向弁６４とを有する。２つの一方向弁６３、６４は、間接ポンプ６２の入口と出口を規定する。２つの一方向弁６３、６４は、間接ポンプ６２を一方向ポンプとして機能させる。一方向弁６３は、入口弁とも呼ばれる。一方向弁６４は、出口弁とも呼ばれる。

素子ベッド３は、熱媒体５の流れ方向の両端に、高温端ＨＴと、低温端ＬＴとを提供する。高温端ＨＴと、低温端ＬＴとは、ＭＨＰ装置２が運転されることによってあらわれる。この実施形態では、一方通路ａは、高温端ＨＴから延びだしており、高温通路とも呼ばれる。他方通路ｂは、低温端ＬＴから延びだしており、低温通路とも呼ばれる。二次通路系統６１は、一方通路ａに高温熱交換器６８を備える。二次通路系統６１は、他方通路ｂに低温熱交換器６９を備える。ＭＨＰ装置２は、素子ベッド３の高温端ＨＴと低温端ＬＴとの間に温度差を生成するように構成されており、かつ、運転される。高温熱交換器６８は、高温端ＨＴから取り出される熱を空調のために利用する。低温熱交換器６９は、低温端ＬＴから取り出される熱を空調のために利用する。空調装置１は、ＭＨＰ装置２から熱的出力を取り出すための機器を備える。出力機器のひとつは、ＭＨＰ装置２の高温端ＨＴに得られる高温を利用する高温熱交換器６８によって提供される。高温熱交換器６８は、高温端ＨＴと、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。高温熱交換器６８は、主として放熱のために用いられる。高温熱交換器６８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。高温熱交換器６８は、高温系統の構成要素のひとつである。出力機器のひとつは、ＭＨＰ装置２の低温端ＬＴに得られる低温を利用する低温熱交換器６９によって提供される。低温熱交換器６９は、低温端ＬＴと、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。低温熱交換器６９は、主として吸熱のために用いられる。低温熱交換器６９は、例えば車両の外部に設置され、外気と熱交換する。低温熱交換器６９は、低温系統の構成要素のひとつである。高温熱交換器６８および低温熱交換器６９は、熱媒体５と空気との間において熱交換を提供する。なお、高温熱交換器６８および／または低温熱交換器６９は、熱媒体５と補助媒体との間において熱交換を提供してもよい。補助媒体は、例えば、水、オイル、気体などによって提供可能である。

ＭＨＰ装置２は、連動機構１０を備える。連動機構１０は、磁場変調装置６による励磁状態と非励磁状態との切換えと、制御弁１４、１５の開閉とを機能的に連動させる。連動機構１０は、磁場変調装置６が提供する磁場の変化に応じて、制御弁１４、１５を開閉駆動する。連動機構１０は、制御弁１４、１５を、磁場変調装置６の磁場変動に応答するように構成することによって実現されている。連動機構１０は、磁気的に制御弁１４、１５を駆動する。よって、連動機構１０は、外部エネルギ変調装置が提供する外部エネルギによって、外部エネルギ変調装置と制御弁とを作用的に連動させる。連動機構１０の詳細は後述される。

ＭＨＰ装置２は、制御装置（ＣＴＲ）３０を備える。制御装置３０は、少なくとも動力源９を制御する。制御装置３０は、動力源９による回転数を制御する。加えて、制御装置３０は、空調装置１としての機能を制御する。制御装置３０は、例えば、高温熱交換器６８および／または低温熱交換器６９への送風量を制御する。制御装置３０は、制御弁１４、１５を制御してもよい。

制御装置３０は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置３０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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

図２は、熱媒体５が高温端ＨＴから低温端ＬＴに流れる状態を示す。このとき、制御弁１５は開弁しており、制御弁１４は閉弁している。駆動媒体８は、制御弁１５を経由して間接ポンプ６２から流出し、リザーバ１３に押し込まれる。駆動媒体８は、間接ポンプ６２を介して熱媒体５を減圧する。熱媒体５は、一方向弁６３を押し開いて、間接ポンプ６２に吸い込まれる。このとき、一方向弁６４が閉弁しているから、一方向弁６６も閉弁している。熱媒体５は、リザーバ６５から、一方向弁６７を押し開いて、素子ベッド３を高温端ＨＴから低温端ＬＴへ流れる。さらに、熱媒体５は、低温熱交換器６９を経由して流れる。このとき、磁場変調装置６は、素子４を励磁しない非励磁状態にある。こうして、素子ベッド３から低温熱交換器６９に低温の熱媒体５が供給される。

図３は、熱媒体５が低温端ＬＴから高温端ＨＴに流れる状態を示す。このとき、制御弁１４は開弁しており、制御弁１５は閉弁している。駆動媒体８は、制御弁１４を経由して間接ポンプ６２に導入される。駆動媒体８は、間接ポンプ６２を介して熱媒体５を加圧する。熱媒体５は、一方向弁６４を押し開いて、素子ベッド３を低温端ＬＴから高温端ＨＴへ流れる。このとき、磁場変調装置６は、素子４を励磁する励磁状態にある。熱媒体５は、高温熱交換器６８を経由して流れる。熱媒体５は、一方向弁６６を押し開いて、リザーバ６５に押し込まれる。このとき、一方向弁６３が閉弁しているから、一方向弁６７も閉弁する。こうして、素子ベッド３から高温熱交換器６８に高温の熱媒体５が供給される。

図４および図５において、磁場変調装置６は、動力源９によって回転的に駆動される磁力源として図示されている。図４に図示されるように、磁場変調装置６が素子ベッド３の近傍に位置づけられないとき、磁場変調装置６は、素子ベッド３を励磁しない非励磁状態にある。図５に図示されるように、磁場変調装置６が素子ベッド３に隣接して位置づけられるとき、磁場変調装置６は、素子ベッド３を励磁する励磁状態にある。

素子ベッド３は、ケース２０を有する。ケース２０は、素子ベッド３の低温端ＬＴと、高温端ＨＴとに設置されている。制御弁１４、１５と、間接ポンプ６２と、一方向弁６３、６４とは、低温端ＬＴにおいてケース２０の中に配置されている。リザーバ６５と、一方向弁６６、６７とは、高温端ＨＴにおいてケース２０の中に配置されている。ケース２０は、熱媒体５および駆動媒体８のための通路を区画形成している。ケース２０は、間接ポンプ６２のための容積室を区画形成している。ケース２０は、制御弁１４のための収容室と、制御弁１５のための収容室とを区画形成している。

間接ポンプ６２は、駆動媒体８と熱媒体５とを仕切る圧力伝達要素２１を備える。圧力伝達要素２１は、駆動媒体８の圧力を熱媒体５に伝達する。圧力伝達要素２１は、ダイヤフラムによって提供されている。ダイヤフラムは、容積室において、駆動媒体８と熱媒体５とを仕切るように配置されている。圧力伝達要素２１は、ケース２０が提供する容積室を、一次室と二次室とに仕切っている。一次室は、駆動媒体８によって満たされている。二次室は、熱媒体５によって満たされている。駆動媒体８の圧力が熱媒体５の圧力より高い場合、圧力伝達要素２１は、一次室の容積が増加し、二次室の容積が減少することを許容する。駆動媒体８の圧力が熱媒体５の圧力より低い場合、圧力伝達要素２１は、一次室の容積が減少し、二次室の容積が増加することを許容する。このように、圧力伝達要素２１は、駆動媒体８の圧力に応答して、二次室の容積を増減させ、熱媒体５の流れを生成する。

制御弁１４は、磁場変調装置６の磁場に反応するアーマチャ２２を有する。アーマチャ２２は、可動鉄心である。制御弁１４は、可動弁２３を有する。アーマチャ２２と可動弁２３とは、作用的に連結されている。アーマチャ２２と可動弁２３とは固定的に連結されている。可動弁２３は、駆動媒体８の通路を開閉するように配置されている。制御弁１４は、バイアス部材２４を有する。バイアス部材２４は、アーマチャ２２を一定方向に付勢している。バイアス部材２４は、アーマチャ２２と可動弁２３とを閉弁するように付勢している。バイアス部材２４は、例えば、圧縮スプリングによって提供されている。バイアス部材２４は、引張スプリングによっても提供することができる。ケース２０は、逃しポート２５を有する。逃しポート２５は、アーマチャ２２の移動に伴う圧力変化を抑制する。

制御弁１５は、磁場変調装置６の磁場に反応するアーマチャ２６を有する。アーマチャ２６は、可動鉄心である。制御弁１５は、可動弁２７を有する。アーマチャ２６と可動弁２７とは、作用的に連結されている。アーマチャ２６と可動弁２７とは固定的に連結されている。可動弁２７は、駆動媒体８の通路を開閉するように配置されている。制御弁１５は、バイアス部材２８を有する。バイアス部材２８は、アーマチャ２６を一定方向に付勢している。バイアス部材２８は、アーマチャ２６と可動弁２７とを閉弁するように付勢している。バイアス部材２８は、例えば、引張スプリングによって提供されている。バイアス部材２８は、圧縮スプリングによっても提供することができる。ケース２０は、逃しポート２９を有する。逃しポート２９は、アーマチャ２２の移動に伴う圧力変化を抑制する。

図４は、図２の状態における制御弁１４、１５と、間接ポンプ６２とを示す。磁場変調装置６は、素子ベッド３を励磁しない非励磁状態にある。バイアス部材２４は、図示の状態が自然長である。アーマチャ２２は、バイアス部材２８によって付勢されることにより、図示の位置に移動する。アーマチャ２２と可動弁２３とが図示の位置へ移動することにより、制御弁１４は閉弁する。

バイアス部材２８は、図示の状態が自然長である。アーマチャ２６は、バイアス部材２８によって引かれ、図示の位置に移動する。アーマチャ２６と可動弁２７とが図示の位置へ移動することにより、制御弁１５は開弁する。

このとき、熱媒体５は、リザーバ６５から押し出される。熱媒体５は、高温端ＨＴから低温端ＬＴに向けて流れる。さらに、熱媒体５は、低温熱交換器６９を通過することにより熱交換する。

図５は、図３の状態における制御弁１４、１５と、間接ポンプ６２とを示す。磁場変調装置６は、素子ベッド３を励磁する励磁状態にある。バイアス部材２４は、図示の状態が圧縮状態であり、バイアス力を発揮する。アーマチャ２２は、磁場変調装置６から磁場を受けることにより、バイアス部材２４に抗して吸引される。アーマチャ２２と可動弁２３とが図示の位置へ移動することにより、制御弁１４は開弁する。

バイアス部材２８は、図示の状態が伸長状態であり、バイアス力を発揮する。アーマチャ２６は、磁場変調装置６から磁場を受けてバイアス部材２４に抗して吸引される。アーマチャ２６と可動弁２７とが図示の位置へ移動することにより、制御弁１５は閉弁する。

このとき、熱媒体５は、間接ポンプ６２から押し出される。熱媒体５は、低温端ＬＴから高温端ＨＴに向けて流れる。さらに、熱媒体５は、高温熱交換器６８を通過することにより熱交換する。

以上に述べた実施形態によると、熱輸送装置７は、素子４との熱交換および熱輸送に適した熱媒体５と、機械的な摩擦要素の潤滑に適した駆動媒体８との両方を備える。熱媒体５は、素子４との熱交換に適した媒体、および／または、素子４との熱交換により得た熱量の輸送に適した媒体である。駆動媒体は、動力源９から熱媒体５を駆動する用途に適した媒体である。熱輸送装置７は、高い水準の熱的性能と、高い水準の機械的な性能との両方を提供することができる。この結果、熱的特性と機械的特性とを両立する熱輸送装置７が提供される。熱輸送装置７における主要な摩擦要素である直接ポンプ１２が駆動媒体８によって潤滑される。これにより、熱輸送装置７における主要な摩擦が抑制される。このため、長期間にわたって高い効率を持続できる熱輸送装置７が提供される。別の観点では、機械的要素の摩擦損失が抑制されるから、高い効率の熱輸送装置７が提供される。熱輸送装置７は、動力源９から機械的に熱媒体５を駆動することなく、駆動媒体８を動力源として熱媒体５を駆動する間接ポンプ６２を有する。よって、熱媒体５の潤滑性能の低さに起因する影響が抑制される。また、制御弁１４、１５は、連動機構１０を介して磁場変調装置６によって磁気的に開閉駆動される。このため、磁場変調装置６と熱輸送装置７との作用的な同期関係が得られる。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、圧力伝達要素２１は、一定のストローク量を有している。これに代えて、圧力伝達要素２１は、可変の移動量であるストローク量を有することができる。

図６および図７において、間接ポンプ６２は、容積室が提供するケース２０と、圧力伝達要素２１とを備える。圧力伝達要素２１は、破線によって図示されている。圧力伝達要素２１は、ダイヤフラムである。ケース２０は、固定部材としての固定ケース２３１と、固定カバー２３２とを備える。さらに、ケース２０は、可動部材としての可動ケース２３３と、可動ケース２３３の位置を調節するための調節要素２３４とを備える。調節要素２３４の調節によって可動ケース２３３は進退可能である。可動ケース２３３の進退は、圧力伝達要素２１としてのダイヤフラムのストローク量を変化させる。可動ケース２３３は、圧力伝達要素２１の可動範囲を制限する制限部材として機能する。また、可動ケース２３３は、圧力伝達要素２１を移動を制止する制止部材でもある。よって、間接ポンプ６２は、圧力伝達要素２１の移動量（ストローク量）を調節する可動部材（可動ケース２３３）を備える。可動部材は、圧力伝達要素２１の移動量を調節するように調節要素２３４によって調節可能である。

図示の例では、調節要素２３４は、操作可能なボルトによって提供されている。ボルトは、可動ケース２３３と螺合している。ボルトの操作によって可動ケース２３３の位置を調節可能である。図示の例では、ボルトを操作することにより、可動ケース２３３は上下に移動可能である。

図６は、間接ポンプ６２の最大容量状態を示す。圧力伝達要素２１は、容積室の中をストローク量ＳＴ１だけ移動可能である。図７は、間接ポンプ６２の最小容量状態を示す。圧力伝達要素２１は、容積室の中をストローク量ＳＴ２だけ移動可能である。間接ポンプ６２の有効容量は、調節要素２３４の操作によって調節可能である。間接ポンプ６２の有効容量は、ストローク量ＳＴ１からストローク量ＳＴ２の間において連続的に調節可能である。なお、調節要素２３４は、利用者が手動により操作することができる。調節要素２３４は、電動機などによって操作されてもよい。この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、間接ポンプ６２の容量を可変とすることができる。

第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、熱輸送装置７は、間接ポンプ６２とリザーバ６５とを備える。これに代えて、熱輸送装置７は、能動的に熱媒体５を駆動する２つのポンプを備えることができる。

図８において、熱輸送装置７は、リザーバ６５に代えて、間接ポンプ３６５を備える。間接ポンプ３６５は、間接ポンプ６２と同じ構成を有する。一次通路系統１１は、間接ポンプ３６５を駆動するための流体制御機構を備える。一次通路系統１１は、流体制御機構として、制御弁３１６と、制御弁３１７とを備える。制御弁３１６は加圧弁とも呼ばれる。制御弁３１７は、減圧弁とも呼ばれる。２つの制御弁３１６、３１７は、一方が開いているときに、他方が閉じるように制御される。２つの制御弁３１６、３１７は、交互に開閉が切換えられる。２つの制御弁３１６、３１７は、互いに補い合うように制御されるから、相補的制御弁とも呼ばれる。制御弁１４、１５、３１６、および３１７は、制御装置３０によって制御される。

図９は、熱媒体５が高温端ＨＴから低温端ＬＴに流れる状態を示す。図１０は、熱媒体５が低温端ＬＴから高温端ＨＴに流れる状態を示す。間接ポンプ６２と間接ポンプ３６５とは、逆の位相に駆動される。この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、二次通路系統６１の流路抵抗に抗して熱媒体５が確実に流れる。

第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、ＭＨＰ装置２は、環状の二次通路系統６１によって、ひとつの素子ベッド３に熱媒体５の往復流を提供している。上記実施形態に代えて、熱輸送装置７は、往路流を提供する系統と、復路流を提供する系統とを備えていてもよい。上記実施形態に代えて、ＭＨＰ装置２は、２つ以上の複数の素子ベッドを備えていてもよい。

図１１において、ＭＨＰ装置２は、２つ以上の複数の素子ベッド３、４０３を備える。複数の素子ベッド３、４０３は、熱的に並列に設置されている。ＭＨＰ装置２は、素子ベッド３へ外部磁場を供給する磁場変調装置６と、素子ベッド４０３へ外部磁場を供給する磁場変調装置４０６を備える。磁場変調装置６と磁場変調装置４０６とは、実質的に単一の磁場変調装置によって提供されてもよい。この場合、共通の磁場変調装置が素子ベッド３と素子ベッド４０３との両方へ外部磁場を供給する。

熱輸送装置７は、第１の二次通路系統４６１と、第２の二次通路系統４７１とを備える。第１の二次通路系統４６１は、２つの素子ベッド３、４０３を一方向に通過する熱媒体５の流れを提供する。第１の二次通路系統４６１は、熱媒体５の一方向への流れ（図中において時計回り）だけを提供する。第１の二次通路系統４６１は、第１の流体制御機構として、間接ポンプ６２と、間接ポンプ４７５とを備える。加えて、第１の二次通路系統４６１は、間接ポンプ４７５を一方向ポンプとして機能させるための一方向弁４７６、４７７を備える。

第２の二次通路系統４７１は、２つの素子ベッド３、４０３を他方向に通過する熱媒体５の流れを提供する。第２の二次通路系統４７１は、熱媒体５の他方向への流れ（図中において反時計回り）だけを提供する。第２の二次通路系統４７１は、第２の流体制御機構として、間接ポンプ４７２と、間接ポンプ３６５とを備える。加えて、第２の二次通路系統４７１は、間接ポンプ４７２を一方向ポンプとして機能させるための一方向弁４７３、４７４を備える。第２の二次通路系統４７１は、高温熱交換器４７８と、低温熱交換器４７９とを備える。制御弁１４および制御弁１５は、間接ポンプ６２および間接ポンプ４７２に接続されている。制御弁３１６および制御弁３１７は、間接ポンプ３６５および間接ポンプ４７５に接続されている。

図１２は、熱媒体５が２つの素子ベッド３、４０３の高温端ＨＴから低温端ＬＴに流れる状態を示す。図１３は、熱媒体５が２つの素子ベッド３、４０３の低温端ＬＴから高温端ＨＴに流れる状態を示す。間接ポンプ６２と間接ポンプ４７２とは、同じ位相で制御される。間接ポンプ３６５と間接ポンプ４７５とは、同じ位相で制御される。間接ポンプ６２および間接ポンプ４７２と、間接ポンプ３６５および間接ポンプ４７５とは、逆位相で制御される。この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、２つの素子ベッド３、４０３の出力を利用することができる。

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、熱輸送装置７は、熱的に並列な素子ベッド３、４０３を備える。これに代えて、熱輸送装置７は、熱的に直列な２つ以上の複数の素子ベッドを備えていてもよい。

図１４において、ＭＨＰ装置２は、素子ベッド３に対して熱的に直列な素子ベッド５３３を備える。ＭＨＰ装置２は、素子ベッド４０３に対して熱的に直列な素子ベッド５３４を備える。素子ベッド３と素子ベッド５３３との間には、熱交換器はない。素子ベッド４０３と素子ベッド５３４との間には、熱交換器はない。直列配置された複数の素子ベッド３、５３３の組と、直列配置された素子ベッド４０３，５３４の組との間には、複数の熱交換器６８、４７８、６９、４７９が配置されている。よって、素子ベッド３の熱的出力と素子ベッド５３３の熱的出力とは、合算されて、複数の熱交換器６８、４７８、６９、４７９から取り出される。また、素子ベッド４０３の熱的出力と素子ベッド５３４の熱的出力とは、合算されて、複数の熱交換器６８、４７８、６９、４７９から取り出される。

ＭＨＰ装置２は、素子ベッド３と素子ベッド５３３とへ交互に外部磁場を供給する磁場変調装置５３６を備える。ＭＨＰ装置２は、素子ベッド４０３と素子ベッド５３４とへ交互に外部磁場を供給する磁場変調装置５３７を備える。磁場変調装置５３６と磁場変調装置５３７とは、実質的に単一の磁場変調装置によって提供されてもよい。この場合、共通の磁場変調装置が複数の素子ベッド３、４０３、５３３、および５３４へ外部磁場を供給する。

熱輸送装置７は、先行する第４実施形態に加えて、第３の流体制御機構と、第４の流体制御機構とを備える。第１の二次通路系統４６１は、第３の流体制御機構として、間接ポンプ５８２と、間接ポンプ５９５とを備える。加えて、第１の二次通路系統４６１は、間接ポンプ５８２、５９５を一方向ポンプとして機能させるための一方向弁５８３、５８４、５９６、および、５９７を備える。第２の二次通路系統４７１は、第４の流体制御機構として、間接ポンプ５８５と、間接ポンプ５９２とを備える。加えて、第２の二次通路系統４７１は、間接ポンプ５８５、５９２を一方向ポンプとして機能させるための一方向弁５８６、５８７、５９３、および、５９４を備える。

一次通路系統１１は、流体制御機構として、制御弁５４４、５４５と、制御弁５４６、５４７とを備える。制御弁５４４、５４５は、間接ポンプ５８２、５９２に接続されている。制御弁５４４は加圧弁を提供する。制御弁５４５は減圧弁を提供する。制御弁５４６、５４７は、間接ポンプ５８５、５９５に接続されている。制御弁５４６は加圧弁を提供する。制御弁５４７は減圧弁を提供する。

図１５は、熱媒体５が２つの素子ベッド３、４０３の高温端ＨＴから低温端ＬＴに流れ、かつ、熱媒体５が２つの素子ベッド５３３、５３４の低温端ＬＴから高温端ＨＴに流れる状態を示す。図１６は、熱媒体５が２つの素子ベッド３、４０３の低温端ＬＴから高温端ＨＴに流れ、かつ、熱媒体５が２つの素子ベッド５３３、５３４の高温端ＨＴから低温端ＬＴに流れる状態を示す。間接ポンプ６２、４７２と、間接ポンプ５８２、５９２とは、同じ位相で制御される。間接ポンプ３６５、４７５と、間接ポンプ５８５、５９５とは、同じ位相で制御される。間接ポンプ６２、４７２、５８２、および、５９２と、間接ポンプ３６５、４７５、５８５、および、５９５とは、逆位相で制御される。

熱的に直列な関係にある複数の素子ベッドでは、ひとつの素子ベッドで得られる高温および／または低温を超える熱的な出力が得られる。高温熱交換器６８、４７８において、比較的高温（例えば、外気温度）が与えられる場合、素子ベッド３、４０３の高温端ＨＴでは＋５０℃が得られ、低温端ＬＴでは０℃が得られる場合がある。この場合、素子ベッド５３３、５３４では、さらに低温の出力が得られる。例えば、素子ベッド５３３、５３４では、高温端ＨＴを０℃として、低温端ＬＴでは−３５℃が得られる場合がある。この実施形態によると、先行する実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、この実施形態によると、複数の素子ベッドの合算的な出力を利用することができる。

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、圧力伝達要素２１は、ダイヤフラムによって提供されている。これに代えて、圧力伝達要素２１は、駆動媒体８の圧力を熱媒体５に伝達する多様な部材によって提供することができる。圧力伝達要素２１は、例えば、ダイヤフラム、ベローズ、サック、または、ピストン機構など圧力伝達部材によって提供することができる。圧力伝達要素２１は、例えば、駆動媒体８と熱媒体５との間の界面によって提供される場合もある。

図１７において、間接ポンプ６２は、圧力伝達要素２１としてベローズを備える。ベローズは、薄い金属製、ゴム製または樹脂製である。ベローズは、駆動媒体８の圧力を受けて伸縮する。図１７に図示される構成は、先行する実施形態におけるリザーバまたは間接ポンプに利用可能である。

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。図１８において、間接ポンプ６２は、圧力伝達要素２１としてサック（袋）を備える。サックは、薄い金属製、ゴム製または樹脂製である。サックは、駆動媒体８の圧力を受けて膨張収縮する。図１８に図示される構成は、先行する実施形態におけるリザーバまたは間接ポンプに利用可能である。

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。図１９において、間接ポンプ６２は、圧力伝達要素２１としてピストン機構を備える。ピストン機構は、駆動媒体８により駆動されるピストン２１ａを有する。ピストン機構は、熱媒体５を駆動するダイヤフラム２１ｂを有する。ピストン２１ａとダイヤフラム２１ｂとはロッドによって連結されている。ピストン機構は、プッシャプレートポンプとも呼ばれる。図１９に図示される構成は、先行する実施形態におけるリザーバまたは間接ポンプに利用可能である。

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。図２０において、間接ポンプ６２は、圧力伝達要素２１として駆動媒体８と熱媒体５との界面を利用している。界面は、駆動媒体８と熱媒体５とが直接的に接触している液面である。熱媒体５と駆動媒体８とは、界面において直接に接触しても混合することがない。例えば、熱媒体５は水によって提供でき、駆動媒体８はオイルによって提供できる。この場合、駆動媒体８の圧力が直接的に熱媒体５に伝達され、界面は上下に移動する。図２０に図示される構成は、先行する実施形態におけるリザーバまたは間接ポンプに利用可能である。

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、素子ベッド３は、二対の出入口（合計４つの出入口）を有するように図示されている。これらは、熱媒体５の流れの理解を助けるために、素子ベッド３をやや誇張して図示している。素子ベッド３は、熱媒体５の往復的な流れを許容すれば良く、一対の出入口を備えていてもよい。

図２１において、素子ベッド３は、ハウジングＡ０３と、素子Ａ０４とを備える。素子Ａ０４は、ハウジングＡ０３の長手方向に沿って細長く延在している。素子Ａ０４は、直列的に接続された複数の部分素子を有する。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。素子Ａ０４は、カスケード接続されており、カスケード接続素子とも呼ばれる。図２１に図示される構成は、先行する実施形態におけるリザーバまたは間接ポンプに利用可能である。

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。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

第１実施形態において、連動機構１０は、磁場変調装置６と制御弁１４、１５との間における磁気的な結合によって提供されている。これに代えて、制御弁１４、１５は、圧力、または、電磁力によって駆動されてもよい。また、先行する実施形態におけるＭＨＰ装置２は、複数の制御弁を備える。これに代えて、同時に開閉される制御弁は集約されてもよい。例えば、第３実施形態における制御弁１４と制御弁３１６とは、共通の制御弁によって提供することができる。さらに、複数の制御弁は、ひとつのユニットとして取り扱い可能な弁ユニットによって提供することができる。また、第３実施形態および第５実施形態における制御弁３１６、３１７、５４４、５４５、５４６、５４７は、第１実施形態における連動機構１０を介して、磁場変調装置６によって駆動されてもよい。

上記実施形態では、熱輸送装置７は、熱媒体５と駆動媒体８との２種類の媒体を備える。熱媒体５と駆動媒体８とは、動力の伝達方向に関して直列的に関係している。これに代えて、熱輸送装置７は、３種類、４種類など少なくとも２種類であって、複数種類の媒体を備えることができる。熱輸送装置７は、動力源９によって流れる第１駆動媒体と、第１駆動媒体によって流れる第２駆動媒体と、素子４と熱交換するとともに、第２駆動媒体によって流される熱媒体５とを備えることができる。また、駆動媒体８と熱媒体５との間に介在する中間媒体を備えていてもよい。

１ 空調装置、 ２ 磁気熱量効果型ヒートポンプ（ＭＨＰ）装置、
３ 素子ベッド、 ４ 素子、 ５ 熱媒体、 ６ 磁場変調装置、
７ 熱輸送装置、 ８ 駆動媒体、 ９ 動力源、 １０ 連動機構、
１０ 一次通路系統、 １２ 直接ポンプ、 １３ リザーバ、
１４ 制御弁、 １５ 制御弁、 ２０ ケース、
２１ 圧力伝達要素、 ２２、２６ アーマチャ、
２３、２７ 可動弁、 ２４、２８ バイアス部材、
２５、２９ 逃しポート、 ３０ 制御装置、 ６１ 二次通路系統、
６２ 間接ポンプ、 ６３、６４ 一方向弁、
６５ リザーバ、 ６６、６７ 一方向弁、
６８ 高温熱交換器、 ６９ 低温熱交換器、
２３１ 固定ケース、 ２３２ 固定カバー、
２３３ 可動ケース、 ２３４ 調節部材、
３１６、３１７ 制御弁、 ３６５ 間接ポンプ、
４０３ 素子ベッド、 ４０６ 磁場変調装置、
４６１ 第１の二次通路系統、 ４７１ 第２の二次通路系統、
４７２ 間接ポンプ、 ４７３、４７４ 一方向弁、
４７５ 間接ポンプ、 ４７６、４７７ 一方向弁、
４７８ 高温熱交換器、 ４７９ 低温熱交換器、
５３３、５３４ 素子ベッド、 ５３６、５３７ 磁場変調装置、
５４４、５４５、５４６、５４７ 制御弁、
５８２ 間接ポンプ、 ５８３、５８４ 一方向弁、
５８５ 間接ポンプ、 ５８６、５８７ 一方向弁、
５９２ 間接ポンプ、 ５９３、５９４ 一方向弁、
５９５ 間接ポンプ、 ５９６、５９７ 一方向弁、
８２１ａ ピストン、 ８２１ｂ ダイヤフラム。

Claims (10)

1. 外部エネルギに応じて熱量効果を発揮する素子（４）と熱交換する熱媒体（５）と、
   前記熱媒体に作用することにより前記熱媒体の移動を生じる駆動媒体（８）とを備える熱媒体駆動装置。
2. 動力源（９）の動力を受けて前記駆動媒体の流れを生成する直接ポンプ（１２）と、
   前記駆動媒体を受けて前記熱媒体の流れを生成する間接ポンプ（６２、３６５、４７２、４７５、５８２、５８５、５９２、５９５）とを備える請求項１に記載の熱媒体駆動装置。
3. 前記間接ポンプは、前記駆動媒体と前記熱媒体とを仕切る圧力伝達要素（２１）を備える請求項２に記載の熱媒体駆動装置。
4. 前記圧力伝達要素は、ダイヤフラム、ベローズ、サック、ピストン機構、または、前記駆動媒体と前記熱媒体との間の界面である請求項３に記載の熱媒体駆動装置。
5. 前記間接ポンプは、前記圧力伝達要素の移動量を調節する可動部材（２３３）を備える請求項３または請求項４に記載の熱媒体駆動装置。
6. 前記可動部材は、前記圧力伝達要素の移動量を調節するように調節要素（２３４）によって調節可能である請求項５に記載の熱媒体駆動装置。
7. 前記駆動媒体のための一次通路系統（１１）と、
   前記熱媒体のための二次通路系統（６１、４６１、４７１）と、
   前記一次通路系統に設けられ、前記駆動媒体の流れを制御するための制御弁（１４、１５、３１６、３１７、５４４、５４５、５４６、５４７）とを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱媒体駆動装置。
8. 外部エネルギに応じて熱量効果を発揮する素子（４）と、
   前記素子に与えられる外部エネルギを変調する外部エネルギ変調装置（６、４０６、５３６、５３７）と、
   前記素子と熱交換する熱媒体（５）、および、前記熱媒体に作用することにより前記熱媒体の移動を生じる駆動媒体（８）を含む熱媒体駆動装置（７）とを備える熱量効果サイクル装置。
9. 前記駆動媒体のための一次通路系統（１１）と、
   前記熱媒体のための二次通路系統（６１、４６１、４７１）と、
   前記一次通路系統に設けられ、前記駆動媒体の流れを制御するための制御弁（１４、１５、３１６、３１７、５４４、５４５、５４６、５４７）と、
   前記外部エネルギ変調装置が提供する外部エネルギによって前記外部エネルギ変調装置と前記制御弁とを作用的に連動させる連動機構（１０）とを備える請求項８に記載の熱量効果サイクル装置。
10. 前記素子は、磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子であり、
    前記外部エネルギ変調装置は、前記素子に与える外部磁場を変調する磁場変調装置であり、
    前記連動機構は、磁気的に前記制御弁を駆動する請求項９に記載の熱量効果サイクル装置。

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