JP5907023B2 - 磁気ヒートポンプシステム - Google Patents

Description

本発明は、低温及び高温の熱輸送媒体を製造可能な磁気ヒートポンプにおいて、熱輸送媒体が流れる循環流路の構造を簡素にして温熱、冷熱の拡散を防ぎ、熱輸送媒体の駆動損失の低減、保守性の向上を図った磁気ヒートポンプシステムに関するものである。

従来、磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。磁気ヒートポンプに必要な構成は、磁気熱量効果材料を収容する磁気ヒートポンプ本体と、磁気熱量効果材料に対して熱輸送媒体の移動を行うポンプと、磁気ヒートポンプ本体内で磁気熱量効果材料に磁場変化を与える磁場印加装置のみである。このような磁気ヒートポンプ本体では、高温の熱輸送媒体と低温の熱輸送媒体の両方を製造することが可能である。従って、高温の熱輸送媒体と低温の熱輸送媒体をそれぞれ循環させる二次流路を備えた磁気ヒートポンプシステムは、自動車等の空気調和装置への適用が可能である。

特許文献１に記載の磁気ヒートポンプシステムでは、磁気熱量効果材料を収容する磁気ヒートポンプ本体（特許文献１では熱ステージと記載）の両側にポンプ（特許文献１ではピストンと記載）が配置されている。このため、特許文献１に記載の磁気ヒートポンプシステムでは、ピストンにおける摺動損失が大きかった。

そこで、特許文献２に記載の磁気ヒートポンプシステムでは、ピストンにおける摺動抵抗を減らすために、１つのピストンの両面を使うことにより、ピストンの数を半減させている。また、本発明者らは磁気ヒートポンプ本体の中央部にラジアルピストンポンプを配置して、ピストンの数を半減させる提案を既に行っている。

特表２０１１−５０５５４３号公報

米国特許公開番号２０１１／０２１５０８８号公報

しかし、特許文献２に記載の磁気ヒートポンプシステム、並びに本発明者らが提案したラジアルピストンポンプを使用した磁気ヒートポンプシステムでは、熱輸送媒体の流路が複雑であり、温熱、冷熱の拡散や媒体駆動損失が生じるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、磁気ヒートポンプシステムにおける熱輸送媒体の流路の構造を簡素化し、熱輸送媒体の温熱、冷熱の拡散防止と駆動損失の低減、磁気ヒートポンプシステムの小型化、及び保守性の向上を図ることが可能な磁気ヒートポンプシステムを提供するものである。

上記課題を解決する本発明によれば、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料（２６）が内部に配置されると共に、その内部を第１の熱輸送媒体が流通するように形成された材料容器（２５）と、前記磁気熱量効果材料（２６）へ印加する磁場の大きさを変更する磁場変更手段（２２、２３）と、前記材料容器（２５）の中で、前記第１の熱輸送媒体を往復移動させる熱輸送媒体移動手段（１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，７１）と、
前記材料容器（２５）の一端に設けられ、冷却された前記第１の熱輸送媒体と第２の熱輸送媒体との熱交換を行う第１の熱交換器（１１）と、
前記材料容器（２５）の他端に設けられ、加熱された前記第１の熱輸送媒体と第３の熱輸送媒体との熱交換を行う第２の熱交換器（１２）と、
前記第１の熱輸送媒体の前記材料容器（２５）外の流路（３８）に接続し、前記第１の熱輸送媒体移動手段が前記第１の熱輸送媒体を前記材料容器（２５）内に圧送する時に、前記第１の熱輸送媒体を蓄圧状態で蓄え、前記熱輸送媒体移動手段（１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，７１）が前記第１の熱輸送媒体を前記材料容器（２５）内から吸引する時に、蓄えた前記第１の熱輸送媒体を前記熱輸送媒体移動手段（１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，７１）側に圧送する蓄圧手段（４１，４２、４３）を備えることを特徴とする磁気ヒートポンプシステムが提供される。

これにより、空気調和装置に磁気ヒートポンプシステムを用いた場合、磁気ヒートポンプシステムにおける熱輸送媒体の流路の構造を簡素化が図れ、熱輸送媒体の温熱、冷熱の拡散防止と駆動損失の低減、磁気ヒートポンプシステムの小型化、及び保守性の向上を図ることが可能になる。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

本発明を適用する磁気ヒートポンプシステムを、車両用空気調和装置に搭載した一実施形態における全体構成図である。 （ａ）は磁気ヒートポンプ本体の両側に斜板式往復動ポンプが配置された磁気ヒートポンプ本体の構成を示す断面図、（ｂ）は斜板式往復動ポンプの斜板の両側にピストンを設けてポンプ数を減らした磁気ヒートポンプ本体の構成を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の斜板式往復動ポンプの代わりにラジアルピストンポンプが配置された磁気ヒートポンプ本体の構成を示す断面図である。 （ａ）は図２（ａ）に示した磁気ヒートポンプシステムのＡ−Ａ線における局部断面図、（ｂ）は（ａ）に示した磁気熱量効果材料を収容する材料容器の一例の構成を示す組み立て斜視図、（ｃ）は（ａ）に示した磁石を備えたロータの構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）は図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示した熱交換器の構造を示す組立斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した熱交換器の外側カバーの無い状態の正面図、（ｃ）は（ｂ）に示した熱交換器の側面図である。 本発明の磁気ヒートポンプシステムにおける第１の実施例の構成を示すシステム構成図である。 図５に示した第１の熱交換器側のエアバネの構造とエア流量調整弁との接続を説明する説明図である。 本発明の磁気ヒートポンプシステムにおける第２の実施例の構成を示す部分システム構成図である。 （ａ）は本発明の磁気ヒートポンプシステムにおける第３の実施例の構成を示す部分システム構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における局部断面図であり、ラジアルピストンポンプの一実施例の構造を示す断面図である。 （ａ）は第１と第２の蓄圧部の第２の実施例の構造及び動作を示す部分拡大断面、（ｂ）は第１と第２の蓄圧部の第３の実施例の構造及び動作を示す部分拡大断面、（ｃ）は第１と第２の蓄圧部の第４の実施例の構造及び動作を示す部分拡大断面、（ｄ）は第１と第２の蓄圧部の第５の実施例の構造及び動作を示す部分拡大断面である。 （ａ）は本発明の磁気ヒートポンプシステムにおける第４の実施例の構成を示す部分システム構成図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における局部断面図である。 本発明の磁気ヒートポンプシステムにおける第５の実施例の構成を示すシステム構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を各実施例に基いて説明する。また、各実施例については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。本発明は、冷水を製造する第１の熱交換器と温水を製造する第２の熱交換器とを備えた磁気ヒートポンプシステムであるが、以下に説明する実施形態では代表例として車両用の空気調和装置に搭載される磁気ヒートポンプシステムを説明する。まず、図１から図４を用いて本発明の実施形態に使用される往復動ポンプ、磁気ヒートポンプ本体及び熱交換器の構造について説明し、その後に本発明の各実施例の構成を説明する。

図１は、２つの往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂを用いた磁気ヒートポンプシステム３０が車両用の空気調和装置（エアコンディショナ）１０に搭載されたときの構成を示すものである。空気調和装置１０は車両の室内側にあり、その装置本体１の中にクーラユニット２がある。また、クーラユニット２の下流側には、冷房通路３と、熱を外部へ放熱するヒータユニット５とヒータコア６を備える暖房通路４とがある。そして、冷房通路３と暖房通路４の入口部には、クーラユニット２を通過した気流を冷房通路３に流すか、暖房通路４を流すかを切り替えるエアミックスダンパ７が設けられている。

一方、車両のエンジンルーム内には、モータ２０によって駆動される回転軸２１によって動作する２つの往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂ及び冷水又は温水を製造する磁気ヒートポンプ本体４０がある。往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂは磁気ヒートポンプ本体４０の両側に設けられており、往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂの動作で熱輸送媒体である水が磁気ヒートポンプ本体４０の内部を往復移動する。磁気ヒートポンプ本体４０と往復動ポンプ１３Ａの間には冷水を製造する第１の熱交換器１１があり、磁気ヒートポンプ本体４０と往復動ポンプ１３Ｂの間には温水を製造する第２の熱交換器１２がある。第１と第２の熱交換器１１，１２の内部構造については後述する。

第１の熱交換器１１で冷却された水はウォータポンプ２７によって冷水循環管路（第１の循環管路）１５に吐出され、クーラユニット２に送られた後に第１の熱交換器１１に戻ってくる。逆に、第２の熱交換器１２で加熱された水はウォータポンプ２８によって温水循環管路（第２の循環管路）１６に吐出され、ヒータユニット５に送られた後に第２の熱交換器１２に戻ってくる。一方、空気調和装置１０では、その暖房通路４に設けられたヒータコア６に、エンジン８を冷却して暖められた冷却水（クーラント）がクーラント循環路９を通じて供給され、ヒータユニット５と共に暖房通路４を通る気流を暖める。ヒータコア６は本発明には直接関係がないので、ヒータコア６についてはこれ以上の説明を省略する。

ここで、冷水循環管路１５と温水循環管路１６の構成について詳細に説明する。第１の熱交換器１１には出力管１５Ａがあり、ウォータポンプ２７に接続されている。ウォータポンプ２７で加圧された冷水は、供給管１５Ｂを通じてクーラユニット２に供給される。クーラユニット２から排出された水は、戻り管１５Ｃによって第１の熱交換器１１まで戻る。供給管１５Ｂと戻り管１５Ｃの間には、クーラユニット２をバイパスするバイパス管（第１のバイパス管路）１７Ａが設けられている。バイパス管１７Ａは、戻り管１５Ｃには直接接続されるが、供給管１５Ｂには第１の流路切換弁１７を介して接続されている。

暖房時には、第１の流路切換弁１７の切り換えにより、供給管１５Ｂを流れる冷水は、クーラユニット２を経由せず、バイパス管１７Ａを経由して第１の熱交換器１１まで戻る。更に、戻り管１５Ｃには第３の流路切換弁１９があり、第３の流路切換弁１９には室外器１４を経由して第３の戻り管１５Ｃに戻る迂回管（第３のバイパス管路）１９Ａが接続されている。暖房時には、第３の流路切換弁１９の切り換えにより、戻り管１５Ｃを流れてきた水は、第３の流路切換弁１９から迂回管１９Ａに流れ、室外器１４で外気から吸熱して迂回管１９Ａから戻り管１５Ｃに再流入する。戻り管１５Ｃに再流入した水は第１の熱交換器１１に戻る。

同様に、第２の熱交換器１２には出力管１６Ａがあり、ウォータポンプ２８に接続されている。ウォータポンプ２８で加圧された温水は、供給管１６Ｂを通じてヒータユニット５に供給される。ヒータユニット５から排出された水は、戻り管１６Ｃによって第２の熱交換器１２まで戻る。戻り管１６Ｃには第２の流路切換弁１８があり、第２の流路切換弁１８には室外器１４を経由して戻り管１６Ｃに戻る迂回管（第２のバイパス管路）１８Ａが接続されている。第２の流路切換弁１８の切り換えにより、戻り管１６Ｃを流れてきた水は、第２の熱交換器１２に戻る前に迂回管１８Ａに流れ、室外器１４で外気から吸熱してから、第２の熱交換器１２に戻ることができる。

ここで、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、磁気ヒートポンプ本体４０の内部構造と往復動ポンプ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの内部構造、及び磁気ヒートポンプ本体４０に対する往復動ポンプ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの、従来技術における配置例について説明する。なお、図２（ａ）は磁気ヒートポンプ本体４０の両側に設けられた往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂとして斜板の片側にピストンが設けられた斜板式往復動ポンプを示している。また、図２（ｂ）は磁気ヒートポンプ本体４０の中央部に設けられた往復動ポンプ１３Ｃとして斜板の両側にピストンが設けられた斜板式往復動ポンプを示している。更に、図２（ｃ）は磁気ヒートポンプ本体４０の中央部に設けられた往復動ポンプ１３としてラジアルピストンポンプを示している。

まず、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて磁気ヒートポンプ本体４０の内部構造を説明する。図３（ａ）は、図２（ａ）に示した磁気ヒートポンプ本体４０のＡ−Ａ線における局部断面を示している。また、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した磁気熱量効果材料２６を収容する材料容器２５の一例の構成を示しており、図３（ｃ）は図３（ａ）に示した永久磁石２３を備えたロータ２２の構造の一例を示している。なお、材料容器２５は以後単に容器２５と記載する。

磁気ヒートポンプ本体４０は、回転軸２１に対して同心円状に配置された円筒状のヨーク部２４を備えており、回転軸２１には断面が扇状のロータ２２が対向して設けられている。そして、ロータ２２の外周面には永久磁石２３が設置されている。永久磁石２３の一方は外側がＮ極であり、他方は外側がＳ極である。そして、永久磁石２３の回転軌跡の外側とヨーク部２４の内周面との間には、磁場変化で温度変化する磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料２６が充填された複数の容器２５が配置される。容器２５は材料ベッドと呼ばれることもある。磁気熱量効果材料２６が充填された容器２５は水を流通させる。

容器２５はその外形が断面が扇紙型の筒状をしており、内部の空間にペレット状の磁気熱量効果材料２６が充填され、両端部がメッシュ状の端板２５Ｍで塞がれて、磁気熱量効果材料２６を閉じ込めている。水は容器２５の一端から端板２５Ｍを通って内部に進入し、磁気熱量効果材料２６の間の隙間を通って反対側の端部から端板２５Ｍを通って外部に抜け出ることができる。この実施例では、ヨーク部２４の内周面に６個の同じ形状の容器２５が配置されており、容器２５の内周面側を、ロータ２２の外周面に取り付けられた永久磁石２３が回転移動する。ロータ２２、永久磁石２３及びヨーク部２４が、容器２５に充填された磁気熱量効果材料２６に与える磁場の大きさを変更する磁場変更手段として機能する。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて、往復動ポンプ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの内部構造を説明する。なお、図２（ａ）に示される往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂは、回転軸２１の軸線方向に対して前後が逆になっているだけであり、構造は同じであるので、同じ構成部材には同じ符号を付し、往復動ポンプ１３Ａの構造についてのみ説明する。また、図１で説明した室外器１４、第１から第３の流路切替弁１７〜１９、バイパス管１７Ａ及び迂回管１８Ａ，１９Ａについては本願発明と直接関係がないので、以後の説明では図示及び説明を省略する。

図２（ａ）に示す斜板式往復動ポンプ１３Ａはそのケース３９の中央部を回転軸２１が貫通しており、この回転軸２１に回転子３１が取り付けられている。そして、回転子３１とケース３９の間にシリンダ３４がある。図３で説明したように、磁気ヒートポンプ本体４０には６つの容器２５が配置されているので、斜板式往復動ポンプ１３Ａには容器２５の個数に合わせて６つのシリンダ３４があり、各シリンダ３４の内部には往復動するピストン３３が設けられている。そして各ピストン３３には、モータ２０によって回転する回転子３１に取り付けられた斜板３２Ｂの外周部が係合している。斜板３２Ｂは、回転子３１に対して斜めに取り付けられており、回転子３１が１回転すると、斜板３２Ｂにより各シリンダ３４内のピストン３３が１往復する。

斜板３２Ｂによってピストン３３が押され、シリンダ３４内の第１の熱輸送媒体を或る容器２５内に押し出す時は、磁気ヒートポンプ本体４０に対してこの容器２５の反対側にある斜板式往復動ポンプ１３Ｂのシリンダ３４では、ピストン３３が吸引動作している。逆に、斜板式往復動ポンプ１３Ｂのシリンダ３４でピストン３３が或る容器２５内に第１の熱輸送媒体を押し出す時は、この容器２５の反対側にある斜板式往復動ポンプ１３Ａのシリンダ３４では、ピストン３３が吸引動作している。

第１の熱交換器１１側では、容器２５からの第１の熱輸送媒体の吐出時に、容器２５内にある磁気熱量効果材料２６に印加されていた磁場を除去すると磁気熱量効果材料２６の温度が下がり、吐出される第１の熱輸送媒体が冷却されて第１の熱交換器１１を通る。逆に、第２の熱交換器１２側では、容器２５から第１の熱輸送媒体が吐出される時に、容器２５内にある磁気熱量効果材料２６に磁場を印加すると磁気熱量効果材料２６が発熱し、吐出される第１の熱輸送媒体が加熱されて第２の熱交換器１２を通る。永久磁石２３は、以上のような動作が行えるようにロータ２２に配置されている。第１の熱交換器１１では、冷却された第１の熱輸送媒体と冷水循環管路１５を通る第２の熱輸送媒体とが熱交換を行い、第２の熱交換器１２では、加熱された第１の熱輸送媒体と温水循環管路１６を通る第３の熱輸送媒体とが熱交換を行う。第１と第２の熱交換器１１，１２の構造については後述する。

図２（ｂ）は、斜板３４Ｂの両側にピストン３３が設けられた斜板式往復動ポンプ１３Ｃを配置してポンプ数を減らした磁気ヒートポンプ本体４０の構成を示すものである。磁気ヒートポンプ本体４０は中央部で２つに分割されており、分割された磁気ヒートポンプ本体４０の間に斜板式往復動ポンプ１３Ｃが設けられている。斜板式往復動ポンプ１３Ｃの構造は斜板式往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂと殆ど同じであり、斜板３４Ｂの両側にピストン３３が設けられている点のみが異なる。よって、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。斜板式往復動ポンプ１３Ｃでは、斜板３４Ｂを挟んで対向するシリンダ３４において、一方のシリンダ３４で斜板３２Ｂによってピストン３３が押されると、対向するシリンダ３４内では斜板３２Ｂによってピストン３３が吸引動作を行う。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）の斜板式往復動ポンプ１３Ｃの代わりにラジアルピストンポンプ１３が配置された磁気ヒートポンプ本体４０の構成を示すものである。この例のラジアルピストンポンプ１３の本体は、２つに分割された磁気ヒートポンプ本体４０のヨーク部２４と一体的に形成されている。ラジアルピストンポンプ１３には容器２５の個数に合わせて６つのシリンダ３４が回転軸２１に対して放射状に設けられており、各シリンダ３４の内部には往復動するピストン３３が設けられている。一方、モータ２０によって回転する回転軸２１には回転軸２１に対して偏心しているカム３２が取り付けられており、カム３２のカムプロファイル（輪郭）に各ピストン３３が係合している。

ラジアルピストンポンプ１３では、カム３２が１回転すると、各シリンダ３４内のピストン３３がカム３２の凸部の数に応じて往復動する。ピストン３３の往復動作は磁場の印加と削除に同期させる必要があるので、永久磁石２３の極数に応じてカム３２の凸部の数を変え、カム３２の１回転に対するピストン３３の往復回数が決まる。そして、回転軸２１から遠い側の各シリンダ３４の側面は、連絡流路３８によって容器２５の端面に接続されている。カム３２の回転により、ピストン３３が回転軸２１から遠ざかる方向に移動すると、シリンダ３４の中の第１の熱輸送媒体が押し出されて容器２５内に流入し、ピストン３３が回転軸２１に近づく方向に移動すると、容器２５内の第１の熱輸送媒体が吸い出されてシリンダ３４に流入する。

続いて、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、第１と第２の熱交換器１１，１２の構造については後述する。なお、第１と第２の熱交換器１１，１２の構造は全く同じであるので、代表として、第１の熱交換器１１の構造のみを説明し、対応する第２の熱交換器１２は、各部位を括弧付の符号で図４（ａ）〜（ｃ）に併記した。第１の熱交換器１１はリング状であり、内側に図３（ａ）に示した容器２５の端面に重なる一次流路１１Ｐが設けられていて、一次流路１１Ｐの中には複数のフィン１１Ｆが設けられている。フィン１１Ｆは一次流路１１Ｐを流れる第１の熱輸送媒体が流れる方向に平行に設けられている。

また、第１の熱交換器１１の外側には、隔壁１１Ｂを隔てて二次流路１１Ｓが設けられている。二次流路１１Ｓは一次流路１１Ｐの外側を周回する円周路であるが、１箇所に円周路を不連続にする終端壁１１Ｅが設けられている。そして二次流路１１Ｓの中には、円周路方向に複数の環状壁１１Ｒが設けられていて、二次流路１１Ｓを複数の流路に分断している。二次流路１１Ｓの外側には、二次流路１１Ｓを塞ぐカバー１１Ｃが取り付けられる。このカバー１１Ｃには前述の終端壁１１Ｅに重なる部分の両側に、第２の熱輸送媒体を二次流路１１Ｓに流入させる流入アダプタ１１Ｎと、二次流路１１Ｓを周回してきた第２の熱輸送媒体を取り出す流出アダプタ１１Ｔが設けられている。流入アダプタ１１Ｎと流出アダプタ１１Ｔは、冷水循環管路１５に接続される（流入アダプタ１２Ｎと流出アダプタ１２Ｔは、温水循環管路１６に接続される）。

以上のように構成された第１の熱交換器１１では、磁気ヒートポンプ本体４０で生成された冷水が一次流路１１Ｐに流入すると、冷熱がフィン１１Ｆ、隔壁１１Ｂ及び環状壁１１Ｒによって二次流路１１Ｓを流れる第２の熱輸送媒体に伝わる。この結果、第１の熱交換器１１で熱交換されて冷却された第２の熱輸送媒体は、冷水循環管路１５を通じて前述のクーラユニット２にウォータポンプ２７によって送られ、空気調和に寄与する。また、第２の熱交換器１２で熱交換されて加熱された第３の熱輸送媒体は、温水循環管路１６を通じて前述のヒータユニット５にウォータポンプ２８によって送られ、空気調和に寄与する。

次に、本発明の車両用の空気調和装置に搭載される磁気ヒートポンプシステム３０の実施の形態を説明する。なお、往復動ポンプ１３、１３Ａ，１３Ｂ、磁気ヒートポンプ本体４０及び熱交換器１１，１２の構造については、図１から図４で説明したので再度の説明を省略し、その配置位置のみを示すものとする。

図５は、本発明の磁気ヒートポンプシステム３０における第１の実施例の構成を示すシステム構成図である。第１の実施例では磁気ヒートポンプ本体４０が縦置きされている。そして、第１と第２の熱交換器１１，１２が両側に取り付けられた磁気ヒートポンプ本体４０を貫通する回転軸２１を駆動するモータ２０と、モータ２０に駆動される往復動ポンプ１３Ｂが、第２の熱交換器１２の外側に設けられている。第１の熱交換器１１の外側には往復動ポンプは設けられていない。第１の熱交換器１１はウォータポンプ２７を備えた冷水循環管路１５でクーラユニット２に接続され、第２の熱交換器１２はウォータポンプ２８を備えた温水循環管路１６でヒータユニット５に接続されている。往復動ポンプ１３Ｂが第２の熱交換器１２の外側に設けられるのは、往復動ポンプ１３Ｂの発熱による伝熱ロスを防止するためである。ウォータポンプ２７、２８は、例えば、自動車のエンジン冷却水の循環に使用されているものを使用することができ、その駆動源としては電気によるモータ駆動、自動車のエンジンによるベルト駆動が考えられる。しかし、ウォータポンプ２７、２８の種類及び駆動源は特に限定されるものではない。

第１の実施例では、第１の熱交換器１１の外側に、第１の熱交換器１１の一次流路に連通する配管４１Ｔを設け、この配管４１Ｔの自由端部に蓄圧手段として第１の蓄圧部４１を設けている。一次流路は磁気ヒートポンプ本体４０内にある容器の数に対応して６つあるので、配管４１Ｔは６本ある。第１の蓄圧部４１は、配管４１Ｔの自由端部に設けられたエアバネ部４１Ａと、配管４１Ｔの自由端部に取り付けられたエア流量調整弁４７を備えている。エア流量調整弁４７の開閉は制御装置５０によって行われる。また、エア流量調整弁４７は、エア供給管４５を通じて圧縮エアタンク４４に接続されており、エア流量調整弁４７が開くと、圧縮エアタンク４４からエアバネ部４１Ａに圧縮エアが供給されるようになっている。従って、エアバネ部４１Ａ内のエア圧はエア流量調整弁４７を調整することによって変更することができる。

第１の実施例では更に、第２の熱交換器１２と往復動ポンプ１３Ｂの間にある連絡流路３８を分岐して配管４２Ｔを接続し、この配管４２Ｔの自由端部に第２の蓄圧部４２を設けている。連絡流路３８は往復動ポンプ１３Ｂにあるシリンダの数に対応しているので、配管４２Ｔは６本ある。第２の蓄圧部４２は、配管４２Ｔの自由端部に設けられたエアバネ部４２Ａと、配管４２Ｔの自由端部に取り付けられたエア流量調整弁４７を備えている。エア流量調整弁４７がエア供給管４５を通じて圧縮エアタンク４４に接続されている点は第１の蓄圧部４１と同じである。従って、エアバネ部４２Ａ内のエア圧はエア流量調整弁４７を調整することによって変更することができる。

ここで、図６を用いて図５に示した第１の実施例における第１の熱交換器１１側に設けられた、第１の蓄圧部４１の構造とエア流量調整弁４７の制御の一例を説明する。図６に示すように、磁気ヒートポンプ本体４０の端部には第１の熱交換器１１が取り付けられている。そして、第１の熱交換器１１の自由端側には、内部にある一次流路に連通する６本の配管４１Ｔが接続されている。配管４１Ｔは、一次流路の断面形状と同じ扇紙型の形状の管路であり、配管４１Ｔの自由端側にはエアが充填されたエアバネ部４１Ａ（その１つを破線で示す）が設けられている。また、配管４１Ｔの端部にはエア供給管４５が接続しており、エアバネ部４１Ａはエア流量調整弁４７が設けられたエア供給管４５を通じて圧縮エアタンク４４に接続している。

更に、配管４１Ｔの端部には、エアバネ部４１Ａのエア圧を検出する圧力センサ４６が設けられており、圧力センサ４６の出力は制御装置５０に入力される。制御装置５０は、圧力センサ４６からの圧力検出信号に応じて各エア流量調整弁４７を制御し、エアバネ部４１Ａのエア圧を適切な値にする。以上は第１の蓄圧部４１の構造であるが、第２の蓄圧部４２は、各配管４２Ｔが磁気ヒートポンプ本体４０の周囲に間隔を空けて配置されているだけで構造は第１の蓄圧部４１と同じである。なお、エアバネ部４１Ａ，４２Ａが最大に膨張した時の合計のエアの体積は、往復動ポンプ１３Ｂの１つのシリンダの排出容積以上である。

ここで、以上のように構成された第１の蓄圧部４１と第２の蓄圧部４２の動作について図５に戻って説明する。前述のように、磁気ヒートポンプシステム３０では、往復動ポンプ１３Ｂの動作により、磁気ヒートポンプ本体４０の内部にある容器の中を第１の熱輸送媒体が往復動している。往復動ポンプ１３Ｂの或るシリンダから第１の熱輸送媒体が加圧されて押し出されると、第１の実施例の磁気ヒートポンプシステム３０では、第１の熱輸送媒体は連絡流路３８を通り、磁気ヒートポンプ本体４０の内部の或る容器と配管４２Ｔに入る。或る容器に入った第１の熱輸送媒体は、磁気ヒートポンプ本体４０の内部にある永久磁石の回転により、或る容器から第１の熱交換器１１側に吐出される時に、この容器に印加されていた磁場が除去されて冷却される。

そして、第１の熱交換器１１で熱交換を行った第１の熱輸送媒体は、第１の熱交換器１１から配管４１Ｔに入る。配管４１Ｔと配管４２Ｔに入った第１の熱輸送媒体は、第１と第２の蓄圧部４１，４２のエアバネ部４１Ａ，４２Ａ内のエアを圧縮する。エアバネ部４１Ａ，４２Ａでは、第１の熱輸送媒体に押された内部のエアの容積が縮まり、エア圧が高くなる。エアバネ部４１Ａ，４２Ａは両者のエア量を異ならせることによって往復動ポンプ１３Ｂから排出された水の行き場所が変る。容器２５内を流れる第１の熱輸送媒体に大きな振幅を与える場合にはエアバネ部４２Ａのエア量を少なくすることによって、往復動ポンプ１３Ｂから排出された水の大部分が容器２５に流れる。一方、容器２５内を流れる第１の熱輸送媒体に小さな振幅を与える場合にはエアバネ部４２Ａのエア量を大きくすることによって、往復動ポンプ１３Ｂから排出された水の大部分が第２の蓄圧部４２に流れる。

一方、往復動ポンプ１３Ｂの或るシリンダにおいて第１の熱輸送媒体の吸引動作が行われると、磁気ヒートポンプ本体４０の内部の或る容器内の第１の熱輸送媒体は連絡流路３８を通り、往復動ポンプ１３Ｂの或るシリンダに戻る。この時、第１と第２の蓄圧部４１，４２のエアバネ部４１Ａ，４２Ａ内のエアが膨張し、エアバネ部４１Ａは第１の熱輸送媒体を第１の熱交換器１１側に押し戻し、エアバネ部４２Ａは第１の熱輸送媒体を往復動ポンプ１３Ｂ側に押し戻す。従って、或る容器における往復動ポンプ１３Ｂ側に吸引される第１の熱輸送媒体の移動が、エアバネ部４１Ａ，４２Ａ内のエアの膨張による第１の熱輸送媒体の押し戻し力に助けられる。

或る容器から往復動ポンプ１３Ｂ側に移動する第１の熱輸送媒体は、磁気ヒートポンプ本体４０の内部にある永久磁石の回転により、この容器に磁場が印加されて加熱される。そして、第２の熱交換器１２で熱交換を行った第１の熱輸送媒体は、往復動ポンプ１３Ｂの或るシリンダに入る。配管４１Ｔと配管４２Ｔにある第１と第２の蓄圧部４１，４２では、往復動ポンプ１３Ｂの或るシリンダでピストンが最大限に第１の熱輸送媒体を吸引した時に、エアバネ部４１Ａ，４２Ａ内のエアの容積が最大になる。

このように、本発明の第１の実施例の磁気ヒートポンプシステム３０では、第１と第２の蓄圧部４１，４２のエアバネ部４１Ａ，４２Ａの作用により、往復動ポンプ１３Ｂの吸引動作が補助される。そして、第１の熱交換器１１の外側にエアバネ部４１Ａを設けたことにより、第１の熱輸送媒体の流路構成を最小限に抑えることができる。また、第１の熱輸送媒体の流路が簡素化されたことにより、第１の熱輸送媒体の温熱、冷熱の拡散防止と駆動損失の低減が図れ、磁気ヒートポンプシステムの小型化も実現でき、保守性の向上を図ることができる。更に、磁気ヒートポンプ本体４０が縦置きされているので、第１の熱輸送媒体の流路が鉛直になり、磁気ヒートポンプ本体４０、特に容器内や熱交換器１１，１２内に溜まったエアが浮力によりエアバネ部まで昇ってくるのでエアを抜き易い。エアを抜く理由は、エアが容器内や熱交換器１１，１２内に存在すると、熱輸送媒体と材料や熱交換器との熱交換性能が悪化するためである。

図７は、本発明の磁気ヒートポンプシステム３０における第２の実施例の構成を示すものである。第２の実施例では磁気ヒートポンプ本体４０が横置きされている。第２の実施例でも磁気ヒートポンプ本体４０の両側に第１と第２の熱交換器１１，１２があり、磁気ヒートポンプ本体４０を貫通する回転軸２１を駆動するモータ２０と、モータ２０に駆動される往復動ポンプ１３Ｂが、第２の熱交換器１２の外側に設けられている。第１の熱交換器１１がウォータポンプ２７を備えた冷水循環管路１５でクーラユニット（図にはＣ．Ｕ．と記載）２に接続され、第２の熱交換器１２がウォータポンプ２８を備えた温水循環管路１６でヒータユニット（図にはＨ．Ｕ．と記載）５に接続されている点は第１の実施例と同じである。

第２の実施例では、第１の熱交換器１１の外側に第１の蓄圧部４１が設けられているが、往復動ポンプ１３Ｂは第２の熱交換器１２と一体的に設けられており、第２の蓄圧部４２は設けられていない。第１の蓄圧部４１が第１の熱交換器１１の往復動ポンプ１３Ｂにあるシリンダの数に対応した一次流路に連通する配管４１Ｔを備え、この配管４１Ｔの自由端部にエアバネ部４１Ａとエア流量調整弁４７が設けられている点は第１の実施例と同様である。なお、第２の実施例では、エア流量調整弁４７を開閉制御する制御装置５０及び圧縮エアタンク４４の図示は省略してある。

第２の実施例における第１と第２の熱交換器１１，１２及び第１の蓄圧部４１の動作は第１の実施例と同じであるので、これ以上の説明を省略する。このように、本発明の第２の実施例の磁気ヒートポンプシステム３０では、第１の蓄圧部４１のエアバネ部４１Ａの作用により、往復動ポンプ１３Ｂの吸引動作が補助される。そして、第２の熱交換器１２の外側にエアバネ部４１Ａを設けたことにより、第１の熱輸送媒体の流路構成を最小限に抑えることができ、第１の熱輸送媒体の温熱、冷熱の拡散防止と駆動損失の低減が図れる。また、磁気ヒートポンプシステムの小型化及び保守性の向上を図ることができる。そして、磁気ヒートポンプ本体４０が横置きされているので、磁気ヒートポンプシステム３０の高さを低くすることができる。

図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気ヒートポンプシステム３０における第３の実施例の構成を示すものである。第３の実施例では磁気ヒートポンプ本体４０が横置きされており、磁気ヒートポンプ本体４０の両側に第１と第２の熱交換器１１，１２があり、磁気ヒートポンプ本体４０を貫通する回転軸２１を駆動するモータ２０が第２の熱交換器１２の外側に設けられている。一方、第３の実施例では、磁気ヒートポンプ本体４０が二分されており、二分された磁気ヒートポンプ本体４０の中央部に、図２（ｃ）で説明した往復動ポンプ（ラジアルピストンポンプ）１３が設けられている。第１の熱交換器１１がウォータポンプ２７を備えた冷水循環管路１５でクーラユニット２に接続され、第２の熱交換器１２がウォータポンプ２８を備えた温水循環管路１６でヒータユニット５に接続されている点は第１の実施例と同じである。

第３の実施例では、第１の熱交換器１１の外側に第１の蓄圧部４１が設けられており、第２の熱交換器１２の外側に第２の蓄圧部４２が設けられている。第１と第２の蓄圧部４１、４２の構造は第１の実施例と同じである。また、第３の実施例でも、エア流量調整弁４７を開閉制御する制御装置５０及び圧縮エアタンク４４の図示は省略してある。往復動ポンプ１３は磁気ヒートポンプ本体４０と一体的に設けられており、その構造が図８（ｂ）に示される。

ラジアルピストンポンプ１３のケースは、磁気ヒートポンプ本体４０のヨーク部２４と一体的に形成されている。よってケースにも同じ符号２４を付して説明する。ラジアルピストンポンプ１３には、磁気ヒートポンプ本体４０にある容器２５の個数に合わせて６つのシリンダ３４が回転軸２１に対して放射状に設けられており、各シリンダ３４の内部には往復動するピストン３３が設けられている。一方、モータ２０によって回転する回転軸２１には回転軸２１に対して偏心しているカム３２が取り付けられており、カム３２のカムプロファイル（輪郭）に各ピストン３３が係合している。図示の形状のカム３２では回転軸２１が１回転すると、各シリンダ３４内のピストン３３が１往復するが、カム３２の突出部の反対側にもう１つ突出部を設ければ、回転軸２１が１回転すると、各シリンダ３４内のピストン３３が２往復する。回転軸２１に対してシリンダ３４が対向して設けられている場合は、ラジアルピストンポンプ１３のシリンダ数は偶数である。

回転軸２１から遠い側の各シリンダ３４の側面は、シリンダブロック３６に設けられた連絡流路３８によって磁気ヒートポンプ本体４０の各容器２５の端面に接続されている。そして、連絡流路３８が接続する各シリンダ３４のピストン３３の上死点（ピストン３３が回転軸２１から最も遠くまで移動した点）とシリンダ３４の端部３４Ｅとの間は、水の貯留部３５となっている。また、シリンダブロック３６には、ウォータジャケット３７が設けられている。

磁気ヒートポンプ本体４０の中央部にラジアルピストンポンプ１３が設けられている場合は、或るシリンダ３４内のピストン３３が第１の熱輸送媒体を水の貯留部３５から押し出すと、第１の熱輸送媒体は連絡流路３８を通って両側の容器に入る。よって、第１の熱交換器１１側の磁気ヒートポンプ本体４０では、第１の熱輸送媒体が容器に流入する時に容器に印加されていた磁場が除去されて第１の熱輸送媒体が冷却されるようにする。逆に、第２の熱交換器１２側の磁気ヒートポンプ本体４０では、第１の熱輸送媒体が容器に流入する時に容器に磁場が印加されるようにして加熱を行う。そして、第１の熱交換器１１で熱交換を行った第１の熱輸送媒体は配管４１Ｔに入って第１の蓄圧部４１のエアバネ部４１Ａ内のエアを圧縮する。また、第２の熱交換器１２で熱交換を行った第１の熱輸送媒体は配管４２Ｔに入って第２の蓄圧部４２のエアバネ部４２Ａ内のエアを圧縮する。この結果、エアバネ部４１Ａ，４２Ａでは、内部のエアの容積が縮まり、エア圧が高くなる。

一方、前述の或るシリンダ３４の回転軸２１に対して反対側に位置するシリンダ３４では、シリンダ３４内のピストン３３が第１の熱輸送媒体を水の貯留部３５内に吸引する動作が行われる。この時、ラジアルピストンポンプ１３のピストン３３が吸引動作を行うシリンダの両側にある容器では、容器内の第１の熱輸送媒体がシリンダ３４側に移動する。そして、この時、第１と第２の蓄圧部４１，４２のエアバネ部４１Ａ，４２Ａ内のエアが膨張し、エアバネ部４１Ａは第１の熱輸送媒体を第１の熱交換器１１側に押し戻し、エアバネ部４２Ａは第１の熱輸送媒体を第２の熱交換器１２側に押し戻す。従って、ピストン３３が吸引動作を行うシリンダの両側にある容器では、エアバネ部４１Ａ，４２Ａ内のエアの膨張によって押された第１の熱輸送媒体が流入するので、ラジアルピストンポンプ１３のピストン３３の吸引動作が助けられる。

このように、本発明の第３の実施例の磁気ヒートポンプシステム３０では、第１と第２の蓄圧部４１，４２のエアバネ部４１Ａ，４２Ａの作用により、ラジアルピストンポンプ１３の吸引動作が補助される。そして、第１と第２の熱交換器１１、１２の外側にエアバネ部４１Ａ、４２Ａを設けたことにより、第１の熱輸送媒体の流路構成を最小限に抑えることができ、第１の熱輸送媒体の温熱、冷熱の拡散防止と駆動損失の低減が図れる。また、磁気ヒートポンプシステムの小型化も実現でき、保守性の向上を図ることができる。更に、磁気ヒートポンプ本体４０が横置きされているので、磁気ヒートポンプシステム３０の高さを低くすることができる。

以上説明した第１から第３の実施例では、第１と第２の蓄圧部４１，４２において第１の熱輸送媒体から受ける圧力をエアバネ部４１Ａ，４２Ａを用いて蓄積していた。一方、図９（ａ）から（ｄ）は、第１と第２の蓄圧部４１，４２において第１の熱輸送媒体から受ける圧力を蓄積する別の構造を示すものである。第１と第２の蓄圧部４１，４２の構造は同じであるので、ここでは代表して第１の蓄圧部４１の別の実施例の構造について説明する。

図９（ａ）は第１の蓄圧部４１の第２の実施例の構造及び動作を示すものである。第１の蓄圧部４１の第２の実施例では、配管４１Ｔの端部に柔軟な部材、例えばゴム、で作られたダイアフラム５１が取り付けられている。ダイアフラム５１と第１の熱輸送媒体との間には空気は入っていない。往復動ポンプから第１の熱輸送媒体が吐出され、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が高まると、ダイアフラム５１は配管４１Ｔの端部側に変形して第１の熱輸送媒体の液圧を蓄える。そして、往復動ポンプが第１の熱輸送媒体を吸引する時には、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が低下するので、ダイアフラム５１が蓄えた第１の熱輸送媒体を配管４１Ｔを通じて容器内に押し戻す。

図９（ｂ）は第１の蓄圧部４１の第３の実施例の構造及び動作を示すものである。第１の蓄圧部４１の第３の実施例では、配管４１Ｔの端部に蓋部材５２があり、蓋部材５２の内側にバネ５３を介して配管４１Ｔ内を移動できるピストン５４が設けられている。ピストン５４と第１の熱輸送媒体との間には空気は入っていない。往復動ポンプから第１の熱輸送媒体が吐出され、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が高まると、ピストン５４がバネ５３を圧縮しながら配管４１Ｔの端部側に移動して第１の熱輸送媒体の液圧を蓄える。そして、往復動ポンプが第１の熱輸送媒体を吸引する時には、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が低下するので、バネ５３が伸張し、ピストン５４を移動させて蓄えた第１の熱輸送媒体を配管４１Ｔを通じて容器内に押し戻す。

図９（ｃ）は第１の蓄圧部４１の第４の実施例の構造及び動作を示すものである。第１の蓄圧部４１の第４の実施例では、配管４１Ｔの端部が、柔軟で変形し易い部材、例えばゴムやスポンジ、で作られた弾性体５５で封止されている。弾性体５５と第１の熱輸送媒体との間には空気は入っていない。往復動ポンプから第１の熱輸送媒体が吐出され、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が高まると、弾性体５５は配管４１Ｔの端部側に縮み変形して第１の熱輸送媒体の液圧を蓄える。そして、往復動ポンプが第１の熱輸送媒体を吸引する時には、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が低下するので、弾性体５５が元の形状に戻り、蓄えた第１の熱輸送媒体を配管４１Ｔを通じて容器内に押し戻す。

図９（ｄ）は第１の蓄圧部４１の第５の実施例の構造及び動作を示すものである。第１の蓄圧部４１の第５の実施例では、配管４１Ｔの端部に止め板５８があり、止め板５８の内側に収縮膨張バッグ５６が設けられている。収縮膨張バッグ５６は柔軟な材料、例えばゴム、でできた袋であり、止め板５８の上には収縮膨張バッグ５６の中のエア圧を調整可能なエア流量調整弁（給気弁）５７が設けられている。収縮膨張バッグ５６と第１の熱輸送媒体との間には空気は入っていない。往復動ポンプから第１の熱輸送媒体が吐出され、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が高まると、収縮膨張バッグ５６が収縮して容積が小さくなり、第１の熱輸送媒体の液圧を蓄える。そして、往復動ポンプが第１の熱輸送媒体を吸引する時には、配管４１Ｔ内の第１の熱輸送媒体の液圧が低下するので、収縮膨張バッグ５６が膨張して蓄えた第１の熱輸送媒体を配管４１Ｔを通じて容器内に押し戻す。

以上いくつかの第１と第２の蓄圧部４１、４２の実施例を説明したが、第１と第２の蓄圧部４１、４２の構造はこれらの実施例に限定されるものではなく、一時的に液圧を蓄えることができるものであれば良い。

図１０（ａ）は本発明の磁気ヒートポンプシステム３０における第４の実施例の構成を示すものであり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線における断面を示している。第４の実施例では磁気ヒートポンプ本体４０が横置きされている。第４の実施例では磁気ヒートポンプ本体４０の両側に第１と第２の熱交換器１１，１２が設けられていると共に、第１と第２の熱交換器１１，１２の外側にそれぞれ往復動ポンプ１３Ａ、１３Ｂが設けられている。往復動ポンプ１３Ａ、１３Ｂの構造は前述の通りである。磁気ヒートポンプ本体４０を貫通する回転軸２１を駆動するモータ２０は、第４の実施例では往復動ポンプ１３Ａの外側に設けられている。第１の熱交換器１１がウォータポンプ２７を備えた冷水循環管路１５でクーラユニット２に接続され、第２の熱交換器１２がウォータポンプ２８を備えた温水循環管路１６でヒータユニット５に接続されている点は第１の実施例と同じである。

第１から第３の実施例では、第１の蓄圧部４１又は第２の蓄圧部４２は、第１の熱交換器１１又は第２の熱交換器１２の外側に設けられていた。一方、第４の実施例では、第３の蓄圧部４３が磁気ヒートポンプ本体４０の内部に設けられており、第１と第２の蓄圧部４１，４２は設けられていない。即ち、第４の実施例では、磁気ヒートポンプ本体４０がヨーク部２４は連続させたまま、内部で左右に２分割されており、第３の蓄圧部４３が２分割された磁気ヒートポンプ本体４０の間のヨーク部２４の内部に存在するスペースに設けられている。

第３の蓄圧部４３のケース６１は、磁気ヒートポンプ本体４０のヨーク部２４の内周面に沿って形成されている。ケース６１内は、仕切壁６２によって、磁気ヒートポンプ本体４０にある容器２５の個数に合わせて６つに分割され、６つの蓄圧室６３が回転軸２１に対して放射状に設けられている。仕切壁６２の回転軸２１側は内側壁６５で接続されており、内側壁６５の中を回転軸２１が貫通している。各蓄圧室６３の両側の仕切壁６２と内側壁６５に囲まれる部分には、伸縮可能な弾性体６４が取り付けられている。また、各蓄圧室６３の容器２５に重なる部分には連絡流路３８があり、第１の熱輸送媒体はこの連絡流路３８を通じて容器２５と蓄圧室６３内を行き来する。

第４の実施例の弾性体６４は、ゴム材でできた中空体であり、蓄圧室６３内に第１の熱輸送媒体が流入して蓄圧室６３内の液圧が高まると、破線で示すように弾性体６４が変形し、液圧が低下すると元の状態に戻る力で第１の熱輸送媒体を蓄圧室６３から押し出す。弾性体６４は図９（ｃ）に示したような中実の弾性体でも良い。

磁気ヒートポンプ本体４０の両側に往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂ、中央部に第３の蓄圧部４３が設けられている場合は、往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂの吐出動作によって第３の蓄圧部４３の両側に位置する或る容器２５内に同時に第１の熱輸送媒体が流入する。そして、容器２５を通過した第１の熱輸送媒体は、第３の蓄圧部４３の蓄圧室６３の両側にある連絡流路３８から蓄圧室６３内に流入する。第１の熱輸送媒体が蓄圧室６３内に流入して蓄圧室６３内の液圧が高まると、弾性体６４が縮む方向に変形して液圧を蓄える。

そして、往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂの或るシリンダで吸引動作が行われる場合は、吸引動作を行うシリンダに接続する容器２５内の第１の熱輸送媒体が、第１と第２の熱交換器１１，１２に向かってそれぞれ移動する。そして、この時、第３の蓄圧部４３の弾性体６４が伸張し、弾性体６４が第１の熱輸送媒体を蓄圧室６３から連絡流路３８を通じて両側の容器２５内に押し戻す。従って、吸引動作を行う往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂの或るシリンダに挟まれた容器２５では、弾性体６４の伸張動作によって押された第１の熱輸送媒体が加圧状態で流入するので、吸引動作を行う往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂの吸引動作が助けられる。

第１の熱輸送媒体が蓄圧室６３から容器２５に入り、第１の熱交換器１１側に流れる容器２５では印加されている磁場を除去し、磁気熱量効果材料の温度を下げて容器２５内を流れる第１の熱輸送媒体を冷却する。逆に、第１の熱輸送媒体が蓄圧室６３から容器２５に入り、第２の熱交換器１２側に流れる容器２５では磁場を印加し、磁気熱量効果材料を発熱させて容器２５内を流れる第１の熱輸送媒体を加熱する。

このように、本発明の第４の実施例の磁気ヒートポンプシステム３０では、第３の蓄圧部４３の弾性体６４の作用により、往復動ポンプ１３Ａ，１３Ｂの吸引動作が補助される。そして、磁気ヒートポンプ本体４０の内部に第３の蓄圧部４３を設けたことにより、第１の熱輸送媒体の流路構成を最小限に抑えることができ、第１の熱輸送媒体の温熱、冷熱の拡散防止と駆動損失の低減が図れる。また、磁気ヒートポンプシステムの小型化も実現でき、保守性の向上を図ることができる。更に、磁気ヒートポンプ本体４０が横置きされているので、磁気ヒートポンプシステム３０の高さを低くすることができる。

図１１は本発明の磁気ヒートポンプシステム３０おける第５の実施例の構成を示すものである。第５の実施例では磁気ヒートポンプ本体４０が縦置きされている。第５の実施例では、第１の熱交換器１１側の第１の蓄圧部４１の構成は、図５で説明した第１の実施例と全く同じである。よって、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。第１の蓄圧部４１のエア流量調整弁４７が制御装置５０によって制御され、圧縮エアタンク４４から圧縮エアがエア流量調整弁４７に供給される構造も同じである。第１の熱交換器１１がウォータポンプ２７を備えた冷水循環管路１５でクーラユニット２に接続され、第２の熱交換器１２がウォータポンプ２８を備えた温水循環管路１６でヒータユニット５に接続されている点も第１の実施例と同じである

第５の実施例の構成が第１から第４の実施例と大きく異なる点は、第１の熱輸送媒体の移動に、往復動ポンプ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが設けられておらず、代わりに一方向流ポンプ７１と流路切換機構７０が設けられている点である。一方向流ポンプ７１は第１の熱輸送媒体を一方向のみに流すものであり、往復動ポンプ１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのように、第１の熱輸送媒体を往復動作させない。このため、一方向流ポンプ７１は磁気ヒートポンプ本体４０を貫通する回転軸２１の回転に影響されることがなく、回転軸２１には接続されておらず、回転軸２１を回転させるモータ２０は第２の熱交換器１２に隣接して設けられている。

一方向流ポンプ７１は、入力された第１の熱輸送媒体を吐出するだけの機能を備えるものであり、入力側及び出力側がそれぞれ１本の一方向流管路７２で流路切換機構７０に接続されている。流路切換機構７０は、詳しい機構の説明は省略するが、一方向流管路７２に第１の熱輸送媒体を流出する吐出口７３と、一方向流管路７２から流入する第１の熱輸送媒体の受入口７４、及び第２の熱交換器１２の各一次流路１２Ｐに接続する６本の枝管７５（連絡通路３８）を備える。

一方向流ポンプ７１が１つ、材料容器が６つの場合、流路切換機構７０は一方向流ポンプ７１の吐出口と吸入口のそれぞれに３つの材料容器がつながるように流路切換機構７０内のバルブを制御して流路７６を切り換える。一方、一方向流ポンプが３つ、材料容器が６つの場合、一方向流ポンプ７１はそれぞれの一方向流ポンプ７１の吐出口と吸入口のそれぞれに１つの材料容器がつながるようにバルブを制御することになる。

本発明の第５の実施例の磁気ヒートポンプシステム３０においては、第１の蓄圧部４１のエアバネ部４１Ａの作用により、一方向流ポンプ７１の吸引動作が補助される。そして、第１の熱交換器１１の外側にエアバネ部４１Ａを設けたことにより、第１の熱輸送媒体の流路構成を最小限に抑えることができる。また、磁気ヒートポンプ本体４０が縦置きされているので、磁気ヒートポンプ本体４０、特に容器内や熱交換器１１，１２内に溜まったエアが浮力によりエアバネ部４１Ａまで昇ってくるのでエアを抜き易い。更に、往復動ポンプを使用せずに、一方向流ポンプと流路切換機構を使用しているので、ポンプ構成を簡素化でき、第１の熱輸送媒体の温熱、冷熱の拡散防止と駆動損失の低減が図れ、磁気ヒートポンプシステムの小型化並びに保守性の向上を図ることができる。

以上説明した本発明の磁気ヒートポンプシステムは、自動車の空気調和装置以外にも、冷水と温水をそれぞれ循環させる磁気ヒートポンプシステムであれば有効に適用することができる。

１１ 第１の熱交換器
１２ 第２の熱交換器
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 往復動ポンプ
２５ 材料容器
３０ ヒートポンプシステム
４０ 磁気ヒートポンプ本体
４１，４２，４３ 蓄圧部
４７ エア流量調整弁
７０ 流路切換機構
７２ 一方向流ポンプ

Claims (15)

1. 磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料（２６）が内部に配置されると共に、その内部を第１の熱輸送媒体が流通するように形成された材料容器（２５）と、前記磁気熱量効果材料（２６）へ印加する磁場の大きさを変更する磁場変更手段（２２、２３）とを含む磁気ヒートポンプ本体（４０）と、
   前記材料容器（２５）の中で、前記第１の熱輸送媒体を往復移動させる熱輸送媒体移動手段（１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，７１）と、
   前記材料容器（２５）の一端に設けられ、冷却された前記第１の熱輸送媒体と第２の熱輸送媒体との熱交換を行う第１の熱交換器（１１）と、
   前記材料容器（２５）の他端に設けられ、加熱された前記第１の熱輸送媒体と第３の熱輸送媒体との熱交換を行う第２の熱交換器（１２）と、
   前記第１の熱輸送媒体の前記材料容器（２５）外の流路（３８）に接続し、前記熱輸送媒体移動手段が前記第１の熱輸送媒体を前記材料容器（２５）内に圧送する時に、前記第１の熱輸送媒体を蓄圧状態で蓄え、前記熱輸送媒体移動手段（１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，７１）が前記第１の熱輸送媒体を前記材料容器（２５）内から吸引する時に、蓄えた前記第１の熱輸送媒体を前記熱輸送媒体移動手段（１３，７１）側に圧送する蓄圧手段（４１，４２、４３）を備えることを特徴とする磁気ヒートポンプシステム。
2. 前記熱輸送媒体移動手段（１３Ｂ，７１）が前記第１と第２の熱交換器（１１，１２）の何れか一方の外側に設けられており、前記蓄圧手段（４１）が前記第１と第２の熱交換器（１１，１２）の何れか他方の外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒートポンプシステム。
3. 前記熱輸送媒体移動手段（１３Ｂ，７１）が前記第２の熱交換器（１２）の外側に設けられており、前記蓄圧手段（４１）が前記第１の熱交換器（１１）の外側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の磁気ヒートポンプシステム。
4. 前記熱輸送媒体移動手段（１３Ｂ，７１）と前記材料容器（２５）との間にも前記蓄圧手段（４２）が接続していることを特徴とする請求項２記載の磁気ヒートポンプシステム。
5. 前記熱輸送媒体移動手段（１３，７１）が前記磁気ヒートポンプ本体（４０）の中央部に設けられており、前記蓄圧手段（４１，４２）が前記第１と第２の熱交換器（１１，１２）の両方の外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒートポンプシステム。
6. 前記往復動ポンプ（１３Ａ，１３Ｂ）が前記第１と第２の熱交換器（１１，１２）の両方の外側に設けられており、前記磁気ヒートポンプ本体（４０）が中央部で左右に分割され、前記蓄圧手段（４３）が分割された前記磁気ヒートポンプ本体（４０）の間の部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヒートポンプシステム。
7. 前記容器（２５）が前記磁気ヒートポンプ本体（４０）の筺体内に放射状に配置されており、
   前記磁場変更手段（２２，２３）は、回転軸（２１）により回転するロータ（２２）に設けられた永久磁石（２３）を備え、前記容器（２５）の内側から回転磁界を印加し、
   前記熱輸送媒体移動手段（１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，７１）は前記回転磁界に合わせて、前記容器（２５）内に前記第１の熱輸送媒体を圧送する、或いは前記容器（２５）内から前記第１の熱輸送媒体を吸引することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の磁気ヒートポンプシステム。
8. 前記第１の熱交換器（１１）は、ポンプ（２７）を備えた第１の循環流路（１５）でクーラユニット（２）に接続されており、前記第１の熱交換器（１１）において冷却された前記第２の熱輸送媒体は前記クーラユニット（２）で熱交換を行った後に前記第１の熱交換器（１１）に戻り、
   前記第２の熱交換器（１２）は、ポンプ（２８）を備えた第２の循環流路（１６）でヒータユニット（５）に接続されており、前記第２の熱交換器（１２）において加熱された前記第３の熱輸送媒体は前記ヒータユニット（５）で熱交換を行った後に前記第２の熱交換器（１２）に戻ることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の磁気ヒートポンプシステム。
9. 前記蓄圧手段（４１，４２）が、前記第１の熱輸送媒体の流路から分岐された配管（４１Ｔ，４２Ｔ）と、前記配管（４１Ｔ，４２Ｔ）の端部に封入されたエアとから構成されたエアバネ（４１Ａ，４２Ａ）であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の磁気ヒートポンプシステム。
10. 前記第１の熱輸送媒体が静止している状態における前記エアバネ（４１Ａ，４２Ａ）のエア圧が調整可能であることを特徴とする請求項９に記載の磁気ヒートポンプシステム。
11. 前記蓄圧手段（４１，４２）が、前記第１の熱輸送媒体の流路から分岐された配管（４１Ｔ，４２Ｔ）と、前記配管（４１Ｔ，４２Ｔ）の端部に取り付けられた弾性体で形成されたダイアフラム（５１）とを備えることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の磁気ヒートポンプシステム。
12. 前記蓄圧手段（４１，４２）が、前記第１の熱輸送媒体の流路から分岐された配管（４１Ｔ，４２Ｔ）と、前記配管（４１Ｔ，４２Ｔ）の端部において前記第１の熱輸送媒体の圧力に応じて移動するピストン（５４）と、前記ピストン（５４）を前記第１の熱輸送媒体側に付勢する付勢機構（５２，５３）とを備えることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の磁気ヒートポンプシステム。
13. 前記蓄圧手段（４１，４２）が、前記第１の熱輸送媒体の流路から分岐された配管（４１Ｔ，４２Ｔ）と、前記配管（４１Ｔ，４２Ｔ）の端部に取り付けられた弾性体（５５）とを備え、前記弾性体（５５）は前記第１の熱輸送媒体の圧力に応じて収縮することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の磁気ヒートポンプシステム。
14. 前記蓄圧手段（４１，４２）が、前記第１の熱輸送媒体の流路から分岐された配管（４１Ｔ，４２Ｔ）と、前記配管（４１Ｔ，４２Ｔ）の端部に取り付けられた収縮膨張バッグ（５６）と、前記収縮膨張バッグ（５６）内の気体圧を変更できる給気弁とから構成され、前記給気弁を通じて外部から前記収縮膨張バッグ（５６）内にエアを供給することにより、前記収縮膨張バッグ（５６）内の気体圧が変更可能であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の磁気ヒートポンプシステム。
15. 前記蓄圧手段（４３）が、分割された前記磁気ヒートポンプ本体（４０）に配置されて対向する前記容器（２５）にそれぞれ接続する前記第１の熱輸送媒体の蓄圧室（６３）を備え、前記蓄圧室（６３）内には前記第１の熱輸送媒体の液圧によって収縮して前記蓄圧室（６３）の容積を変更する弾性体（６４）が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の磁気ヒートポンプシステム。

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