JP6464922B2 - Thermomagnetic cycle equipment - Google Patents
Thermomagnetic cycle equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP6464922B2 JP6464922B2 JP2015103990A JP2015103990A JP6464922B2 JP 6464922 B2 JP6464922 B2 JP 6464922B2 JP 2015103990 A JP2015103990 A JP 2015103990A JP 2015103990 A JP2015103990 A JP 2015103990A JP 6464922 B2 JP6464922 B2 JP 6464922B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- transport medium
- heat transport
- flow path
- seal
- 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.)
- Active
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
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Description
ここに開示される発明は、磁性体の温度特性を利用する熱磁気サイクル装置に関し、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置として利用することができる。 The invention disclosed herein relates to a thermomagnetism cycle device that utilizes the temperature characteristics of a magnetic material, and can be used as a magnetocaloric effect type heat pump device.
特許文献１−特許文献３は、磁性体の温度特性を利用する熱磁気サイクル装置を開示する。熱磁気サイクル装置は、ヒートポンプまたはエンジンとして利用することができる。ヒートポンプにおいては、動力によって生じる磁気的な変動によって低温または高温が取り出される。エンジンにおいては、温度差に起因して生じる磁気的な変動によって動力が取り出される。
さらに、特許文献３は、一方向に流体を流すポンプを利用した熱磁気サイクル装置を開示している。
Furthermore,
従来技術の構成では、回転部分と停止部分との間にわたって流路が形成される。回転部分と停止部分とにわたる流路は、横断流路とも呼ぶことができる。横断流路は、開閉および／または接続状態の切換の対象となる。この構成では、横断流路に関連する種々の技術的課題が生じる。 In the prior art configuration, a flow path is formed between the rotating portion and the stopping portion. The flow path extending between the rotating part and the stop part can also be referred to as a transverse flow path. The transverse flow path is a target for opening / closing and / or switching of the connection state. In this configuration, various technical problems associated with the transverse flow path arise.
ひとつの課題は、回転部分と停止部分との間に生じる摩擦である。摩擦は、横断流路においてシール性を提供するためのシール部分において生じる。摩擦に起因する発熱、および／または摩擦に起因する回転動力の損失が装置の効率を低下させる。例えば、熱磁気サイクル装置が磁気熱量型ヒートポンプ装置として利用される場合、ヒートポンプとしての成績係数（ＣＯＰ）が低下する。磁気熱量効果素子は、高い磁気熱量効果を発揮できる高効率温度帯を有する。しかし、摩擦に起因する発熱は、磁気熱量効果素子の温度を高効率温度帯の外に移動させるおそれがある。よって、摩擦に起因する発熱は、磁気熱量効果素子が望ましい温度において機能することを妨げる場合がある。 One problem is the friction that occurs between the rotating part and the stopping part. Friction occurs at the seal portion to provide a seal in the transverse flow path. Heat generation due to friction and / or loss of rotational power due to friction reduces the efficiency of the device. For example, when the thermomagnetism cycle device is used as a magnetocaloric heat pump device, the coefficient of performance (COP) as the heat pump is lowered. The magnetocaloric effect element has a high efficiency temperature zone in which a high magnetocaloric effect can be exhibited. However, the heat generated due to friction may move the temperature of the magnetocaloric effect element out of the high efficiency temperature zone. Thus, heat generation due to friction may prevent the magnetocaloric effect element from functioning at a desired temperature.
ひとつの課題は、横断通路に起因して熱輸送媒体の流れに与えられる影響である。この影響は、熱輸送媒体の流れ方向、および／または圧力損失としてあらわれる。横断通路における流れ方向および圧力損失は、熱輸送媒体の必要な流量を実現するための要素である。このため、流れ方向の変化、および／または圧力損失の変化に起因して、必要な流量を提供できない場合がある。この場合、熱磁気サイクル装置は所望の性能を発揮できない場合がある。 One challenge is the effect on the heat transport medium flow due to the transverse passage. This effect appears as the flow direction of the heat transport medium and / or pressure loss. The direction of flow and the pressure loss in the transverse passage are factors for realizing the required flow rate of the heat transport medium. For this reason, a required flow rate may not be provided due to a change in the flow direction and / or a change in pressure loss. In this case, the thermomagnetic cycle apparatus may not be able to exhibit desired performance.
さらに、熱磁気サイクル装置の小型化、軽量化といった改良のために、サイクルの運転周波数を高くすることが考えられる。しかし、サイクルの運転周波数を高くすると、摩擦が増加し、圧力損失の変動も大きくなる。 Further, it is conceivable to increase the cycle operating frequency in order to improve the size and weight of the thermomagnetic cycle device. However, increasing the operating frequency of the cycle increases the friction and increases the pressure loss variation.
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、熱磁気サイクル装置にはさらなる改良が求められている。 In view of the above, or other aspects not mentioned, there is a need for further improvements in thermomagnetic cycle devices.
発明の目的のひとつは、回転部分と停止部分との間にわたって延びる横断流路を備えていても高い能力を発揮することができる熱磁気サイクル装置を提供することである。 One of the objects of the invention is to provide a thermomagnetism cycle device capable of exhibiting high performance even if it has a transverse flow path extending between a rotating portion and a stopping portion.
発明の目的のひとつは、横断流路に起因する摩擦を抑制した熱磁気サイクル装置を提供することである。 One of the objects of the invention is to provide a thermomagnetism cycle device that suppresses friction caused by a transverse flow path.
発明の目的のひとつは、横断流路に起因する摩擦を抑制しながら、横断流路における流体の漏洩を抑制できる熱磁気サイクル装置を提供することである。 One of the objects of the invention is to provide a thermomagnetic cycle device capable of suppressing fluid leakage in the transverse flow path while suppressing friction caused by the transverse flow path.
発明の目的のひとつは、横断流路に起因する圧力損失の変動を抑制した熱磁気サイクル装置を提供することである。 One of the objects of the invention is to provide a thermomagnetism cycle device that suppresses fluctuations in pressure loss caused by a transverse flow path.
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. 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.
開示される発明のひとつにより、熱磁気サイクル装置が提供される。発明は、低温端と高温端との間に設けられた磁気熱量素子（１２）と、磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を一方向に流すポンプ（１７、２１７）と、磁気熱量素子に対して熱輸送媒体を往復的に流すように、ポンプを含む熱輸送媒体の流れ経路と磁気熱量素子との接続状態を切換える流路切換機構（１８、５１８）と、熱輸送媒体の往復的な流れに同期して、磁気熱量素子へ与えられる磁場の強さを変調する磁場変調装置（１４）とを備える。さらに、流路切換機構は、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おり、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。 According to one of the disclosed inventions, a thermomagnetic cycle device is provided. The invention includes a magnetocaloric element (12) provided between a low temperature end and a high temperature end, a pump (17, 217) for flowing a heat transport medium that exchanges heat with the magnetocaloric element in one direction, and a magnetocaloric element. On the other hand, the flow path switching mechanism (18, 518) for switching the connection state between the flow path of the heat transport medium including the pump and the magnetocaloric element so that the heat transport medium flows reciprocally, and the reciprocal heat transport medium A magnetic field modulation device (14) for modulating the strength of the magnetic field applied to the magnetocaloric element in synchronization with the flow; Further, the flow path switching mechanism forms a transverse flow path extending between the rotating rotating part and the stopped stopping part, and for the transverse flow path by pressing the rotating part and the stopping part against each other. A sealing mechanism for providing the seal.
この発明によると、回転部分と停止部分との間にわたって延びる横断通路が形成される。横断通路は、回転部分の回転によって流れ経路と磁気熱量素子との接続状態を切換える。シール機構は、回転部分と停止部分とを押し付けあうことにより横断通路のためのシールを提供する。シール機構により、押し付け力に応じた摩擦とシール性とを得ることができる。よって、望ましい摩擦と、望ましいシール性とを得ることができる。この結果、熱磁気サイクル装置は、横断流路を備えていても高い能力を発揮することができる。 According to the invention, a transverse passage extending between the rotating part and the stop part is formed. The transverse passage switches the connection state between the flow path and the magnetocaloric element by the rotation of the rotating portion. The seal mechanism provides a seal for the transverse passage by pressing the rotating portion and the stop portion together. By the sealing mechanism, it is possible to obtain friction and sealing performance according to the pressing force. Therefore, desirable friction and desirable sealability can be obtained. As a result, the thermomagnetism cycle apparatus can exhibit a high capability even if it has a transverse channel.
開示される発明の他のひとつでは、流路切換機構は、回転部分として設けられたロータ（７、２０７）であって、磁気熱量素子を収容するとともに、ロータの端面に開口した作業室（１１）を有するロータ（７）と、ロータ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と連通することによって横断流路を形成する連通室（４１ａ）を有し、ロータ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、３４１、４４１）とを備えることを特徴とする。 In another one of the disclosed inventions, the flow path switching mechanism is a rotor (7, 207) provided as a rotating part, which accommodates a magnetocaloric element and opens a work chamber (11) at an end face of the rotor. And a communication chamber (41a) that is positioned so as to face the end surface of the rotor and that communicates with the working chamber through the opening to form a transverse flow path, toward the end surface of the rotor And a piston (41, 341, 441) movably supported so as to be pressed.
開示される発明の他のひとつでは、流路切換機構は、ピストンをロータ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に作用させる差圧機構（２６ａ、４２、４１ｍ）、および／または、ピストンをロータの端面に向けて押し付けるようにピストンを付勢するスプリング（４１ｐ）を備えることを特徴とする。 In another aspect of the disclosed invention, the flow path switching mechanism includes a differential pressure mechanism (26a, 42, 41m) that applies a pressure difference of the heat transport medium to the piston so as to press the piston toward the end surface of the rotor, and A spring (41p) that biases the piston so as to press the piston toward the end face of the rotor is provided.
図面を参照しながら、ここに開示される発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については他の形態の説明を参照し適用することができる。 A plurality of modes for carrying out the invention disclosed herein will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. Further, in the following embodiments, the correspondence corresponding to the matters corresponding to the matters described in the preceding embodiments is indicated by adding reference numerals that differ only by one hundred or more, and redundant description may be omitted. . In each embodiment, when only a part of the structure is described, the other parts of the structure can be applied with reference to the description of the other forms.
（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。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。
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(ActiveMagnetic 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、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再び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。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に設けられた連通室４１ａは、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 flow
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
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。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 provides an adjusting mechanism that adjusts the pressing force that presses the rotating portion (rotor 7) and the stopping 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
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
この実施形態によると、一方向へ熱輸送媒体を流すポンプと、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。
According to this embodiment, the pump that flows the heat transport medium in one direction and the
この実施形態によると、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。
According to this embodiment, the change of the magnetic field applied to 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。図１２は、この実施形態に係るＭＨＰ装置２０２の断面図を示す。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. FIG. 12 shows a cross-sectional view of the
車両用空調装置１は、ＭＨＰ装置２０２を備える。ＭＨＰ装置２０２は、回転軸２ａによって回転させられるロータ２０７と、ポンプ２１７とを有する。ポンプ２１７は、遠心式ポンプである。ポンプ２１７は、ＭＨＰ装置２の一端に開口した吸入口から熱輸送媒体を吸入し、径方向外側に向けて吐出する。ポンプ２１７は、回転軸２ａによって駆動される非容積型ポンプである。
The
ＭＨＰ装置２０２は、ロータ２０７の径方向内側であって、ロータ２０７の軸方向の中央部に設けられた変速機構２０９を備える。変速機構２０９は遊星歯車機構である。変速機構２０９は減速機構であって、ロータ２０７を、ポンプ２１７の回転数より低い回転数で回す。
The
ＭＨＰ装置２０２は、ロータ２０７の径方向外側にだけ永久磁石２１３を有する。永久磁石２１３は、第１位置に対応する範囲に設けられている。ロータ２０７のハウジング７１は、樹脂材料製である。ハウジング７１は、鉄などの磁性体によって形成されてもよい。変速機構２０９を構成するギヤ（歯車）、軸などの部品は、磁気抵抗が低い材料によって形成されている。この実施形態では、ギヤは鉄などの磁性体によって形成されている。
The
変速機構２０９は、磁場変調装置１４のための磁気回路の一部を提供する。変速機構２０９を構成する部品は、ハウジング７１とともに、ＭＣＥ素子１２に磁場を供給するためのヨークとしても機能する。言い換えると、ＭＣＥ素子１２に磁場を供給するための磁気回路の一部がロータ２０７を回転させるための変速機構２０９を構成するギヤなどの部品によって構成されている。この構成は、ロータ２０７の径方向内側の容積を有効に利用することを可能とする。すなわち、この実施形態では、ロータ２０７の径方向内側に、磁気回路を兼ねる変速機構２０９が設けられるから、ＭＨＰ装置２の小型化が可能である。
The
ＭＨＰ装置２０２は、ロータ２０７の他端側にピストン４１を備える。さらに、ＭＨＰ装置２０２は、ロータ２０７の一端側に上述の連通室２３ａ−２３ｄに相当する連通室を提供する分配部材２８１を備える。分配部材２８１はケース２１に固定されている。ピストン４１と分配部材２８１とは、分配機構を提供する。ピストン４１と分配部材２８１とは、流路切換機構を提供する。
The
ケース２１は、ポンプ２１７の吸入口に連通する吸入ギャラリ２８２を区画形成するアウタハウジング２８３を備える。吸入ギャラリ２８２は、熱輸送媒体のリザーバ室としても機能する。吸入ギャラリ２８２は、一方においてポンプ２１７の吸入口に連通している。吸入ギャラリ２８２は、他方においてケース２１内の空間に連通している。これにより、ケース２１内の空間は吸入ギャラリ２８２を通してポンプ２１７の吸入口に連通する。よって、ケース２１内の空間は、ポンプ２１７によって低圧空間とされる。
The
この構成では、ロータ２０７の一端面と分配部材２８１との間の隙間、ロータ２０７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。この構成によると、漏れ出した熱輸送媒体がポンプ２１７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２０７に向けて押し付けられる。これにより、ロータ２０７の一端面と分配部材２８１との間の隙間、およびロータ２０７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２０７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。
In this configuration, the heat transport medium is placed in the space in the
この実施形態でも上述の実施形態と同様に、摺動部分には低摩擦係数の材料が採用されている。よって、流路切換機構１８は、摩擦低減部を有し、かつ、発熱抑制部を有しているといえる。また、流路切換機構１８は、摺動部分における押付力を抑制する抑制部を備えるといえる。
Also in this embodiment, a material having a low coefficient of friction is employed for the sliding portion, as in the above-described embodiment. Therefore, it can be said that the flow
（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１３は、この実施形態に係る可動シール機構を示す。
(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. 13 shows a movable seal mechanism according to this embodiment.
可動シール機構は、ピストン３４１を有する。ピストン３４１は、作業室１１内の熱輸送媒体の圧力を受ける受圧面４１ｍを有する。受圧面４１ｍは、ピストン３４１に設けられた段差によって提供されている。
The movable seal mechanism has a
段付きのピストン３４１は、作業室１１内の熱輸送媒体の圧力を確実にピストン３４１に作用させることを可能とする。作業室１１内の熱輸送媒体の圧力が受圧面４１ｍに作用することにより、ピストン３４１にはピストン３４１を環状の溝２６ａから押し出す方向への力が作用する。言い換えると、このとき、ピストン３４１には、ピストン３４１をロータ７に向けて押し付ける力が作用する。この実施形態では、ピストン３４１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３４１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３４１と、溝２６ａと、シール部材４２と、受圧面４１ｍとによって提供される。よって、熱輸送媒体の圧力が高くなるほど、摺動部分を押し付ける押付力が大きくなる。この実施形態によると、熱輸送媒体の圧力と正の相関をもつように押付力を調節することができる。また、可動シール機構は、ロータ７を含む複数の部品の寸法誤差、温度変化に起因する寸法変化があっても、追従的に必要なシール性の維持と、過剰な摩擦の発生の防止とを実現する。
The stepped
（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１４は、この実施形態に係る可動シール機構を示す。
(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. 14 shows a movable seal mechanism according to this embodiment.
可動シール機構は、ピストン４４１と、スプリング４１ｐとを有する。スプリング４１ｐは、圧縮された状態でピストン４４１とリアボディ２６との間に設けられている。よって、スプリング４１ｐは、ピストン４４１を環状の溝２６ａから押し出す方向への力をピストン４４１に作用させる。言い換えると、スプリング４１ｐは、ピストン４４１をロータ７の端面に向けて押し付けるようにピストン４４１を付勢する。
The movable seal mechanism has a
スプリング４１ｐは、ピストン４４１をロータ７に押し付けることにより適正なシール性の確保と、適正な摩擦の制限とを実現する付勢手段のひとつである。この実施形態でも、熱輸送媒体の圧力と、その圧力差を受けるピストン４４１は付勢手段を提供している。この実施形態によると、ポンプ１７が作動を開始した直後から、ピストン４４１をロータ７に向けて押し付けることができる。
The spring 41p is one of urging means that achieves proper sealing performance and proper friction limitation by pressing 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１５は、この実施形態に係る流路切換機構５１８を示す。図中には、ピストン４１とロータ７との間に設けられた流路切換機構５１８が図示されている。
(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. 15 shows a flow
図中には、ロータ７が回転部分として図示され、ピストン４１が停止部分として図示されている。ピストン４１には、ロータ７へ熱輸送媒体を流入させるための連通室４１ａが図示されている。連通室４１ａは、傾斜面５１８ａによって区画形成されている。傾斜面５１８ａは、ロータ７との対向面に近づくほど、ロータ７の回転方向の後方へ推移するように傾斜している。流路切換機構５１８における停止部分の流路は、回転部分の回転方向の後方に向けて傾斜している。よって、連通室４１ａを流れる熱輸送媒体は、連通室４１ａ内に図示される矢印のように、ロータ７の回転方向の後方へ向けて引きずられるように傾斜する。一方、ロータ７上には、複数のＭＣＥ素子１２が軸方向に延びる通路を形成するように配列されている。
In the drawing, the
ロータ７の回転は、図中においては運動ベクトルＶ７として示されている。ピストン４１の端面からロータ７に流れ込んだ熱輸送媒体は、一点鎖線で示される流れベクトルＶＦを与えられる。熱輸送媒体は、ピストン４１の端面、すなわち連通室４１ａの開口端からロータ７に徐々に流れこむ。ロータ７上に流れる熱輸送流体は、ＭＣＥ素子１２と平行に軸方向に延びる流れベクトルＶＳをもつ。
The rotation of the
流れベクトルＶＦが流れベクトルＶＳに変化する過程において、ロータ７の周方向に沿って延びる変換ベクトルＶＴが作用していると解することができる。この変換ベクトルＶＴは、ロータ７の運動ベクトルＶ７と大きさが同じで方向が反対である。この構成では、停止部分における流路の方向が、ロータ７とピストン４１との間における相対的な周方向の速度成分を打ち消すように設定されている。言い換えると、停止部分に設けられた連通室４１ａの流路は回転部分の回転方向ＲＤに対して傾斜した傾斜面５１８ａを有し、この傾斜面５１８ａによって区画形成されている。さらに、傾斜面５１８ａによって与えられる熱輸送媒体の流れの速度成分ＶＦは、回転方向の速度成分Ｖ７を打ち消す。これにより押付力が抑制される。
It can be understood that the conversion vector VT extending along the circumferential direction of the
この構成によると、ＭＣＥ素子１２を搭載したロータ７への流入部分における圧力損失が低減される。この構成では、流路切換機構５１８に臨む流路、すなわち連通室４１ａが傾斜している。しかも、その傾斜方向が、ロータ７の運動ベクトルＶ７があってもロータ７上の熱輸送媒体にＡＭＲサイクルとして機能するために必要な流れベクトルＶＳを与えるように設定されている。これにより、流路切換機構５１８における停止部分から回転部分への熱輸送媒体の受渡しにおける圧力損失が抑制される。
According to this structure, the pressure loss in the inflow part to the
ピストン４１とポンプボディ２３、またはピストン４１と分配部材２８１との間に形成される流路切換機構にも図示される構成と同様の構成を採用することができる。傾斜面５１８ａおよび傾斜した流路は、ポンプボディ２３または分配部材２８１にも採用することができる。また、傾斜方向、傾斜角度は、流入側、流出側に応じて設定される。
A configuration similar to the configuration shown in the figure can also be adopted for the flow path switching mechanism formed between the
（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。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１６は、この実施形態に係る素子組立体６７５を示す。素子組立体６７５は、ロータ７上にＭＣＥ素子１２を配置するためのユニットを提供する。複数の素子組立体６７５を並べることによってロータ７が形成される。
(Sixth 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. 16 shows an
素子組立体６７５は、ＭＣＥ素子１２に接触して配置され、熱輸送媒体と熱交換するフィン７６を備える。素子組立体６７５は、所定の間隔で配置された複数のＭＣＥ素子１２と、隣接するＭＣＥ素子１２の間に配置された複数のフィン７６と、これら複数のＭＣＥ素子１２とフィン７６とを図示される所定の形状に保持するように設けられた樹脂製の枠体７７とを備える。フィン７６は、その両側に配置されたＭＣＥ素子１２に機械的に、かつ熱的に接触している。フィン７６は高い熱伝達性をもち、それでいて透磁率が低く磁束を通しにくい材料で作られている。例えば、フィン７６は、アルミ、または銅などの非磁性金属で作られている。素子組立体６７５は、複数のＭＣＥ素子１２と複数のフィン７６とを交互に積層し、それらの外側に枠体７７を配置すること、または枠体７７を樹脂成形することによって製造することができる。より具体的には、素子組立体６７５は、複数のＭＣＥ素子１２と複数のフィン７６との交互積層体の外周部分だけを樹脂モールド成形することによって提供することができる。
The
この構成では、フィン７６は、熱輸送媒体とＭＣＥ素子１２との間の熱伝達を促進する。例えば、ロータ７およびポンプ１７の回転数を高めることにより、熱輸送媒体の流速が高くなる。この構成では、フィン７６によって熱輸送媒体とＭＣＥ素子１２との間の熱交換が高い水準に維持されるから、熱輸送媒体の流速が高いときでもＡＭＲサイクルとしての運転を実現できる。また、複数のＭＣＥ素子１２と複数のフィン７６との取り扱いが容易になる。
In this configuration, the
（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。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１７は、ロータ７上におけるＭＣＥ素子１２の配置を示す斜視図である。
(Seventh 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. 17 is a perspective view showing the arrangement of the
ロータ７は、ロータ７の回転方向ＲＤに沿って複数のＭＣＥ素子１２を有する。複数のＭＣＥ素子１２は、回転方向ＲＤに沿って互いに離れて配置されている。回転方向ＲＤにおけるＭＣＥ素子１２の間の隙間は、熱輸送媒体のための流路を区画形成している。
The
ひとつのＭＣＥ素子１２は、熱輸送媒体の流れ方向ＦＤに沿って高温端と低温端との間にわたって断続的に配置された複数の素子片によって提供される。それぞれの素子片は、直方体である。それら素子片は、最も広い側面が熱輸送媒体の流れ方向と平行となるように配置されている。
One
複数のＭＣＥ素子１２は、回転部分の回転方向ＲＤおよび熱輸送媒体の流れ方向ＦＤに関して互いに離れて配置された複数の素子片１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備える。回転方向ＲＤにおける素子片と素子片との間の隙間は熱輸送媒体の流路を提供する。さらに、流れ方向ＦＤにおける素子片と素子片との間の隙間も、熱輸送媒体の流路を提供する。この流路を流れる熱輸送媒体は、素子片の表面における熱的な境界層の成長を抑制し、熱交換を促進する。
The plurality of
図中には、流れ方向ＦＤに沿って互いに離れて配置された複数の素子片１２ａ、１２ｂ、１２ｃが図示されている。流れ方向ＦＤに沿って隣接する２つの素子片は、流れ方向ＦＤに沿って隙間ＳＧを形成するように離れている。この隙間は、熱輸送媒体のための流路を提供する。
In the drawing, a plurality of
複数の素子片１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、高い磁気熱量効果を発揮する温度帯が互いに異なる。これら複数の素子片１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、互いに異なるキュリー点をもつ材料によって形成されている。例えば素子片１２ａが最も高い温度帯において高い磁気熱量効果を発揮する場合、素子片１２ｃが最も低い温度帯において高い磁気熱量効果を発揮し、素子片１２ｂがそれらの間の中間の温度帯において高い磁気熱量効果を発揮する。
The plurality of
しかも、一連のＭＣＥ素子１２として想定することができる複数の素子片１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、回転方向ＲＤに向けて互いにずれるように配置されている。一連のＭＣＥ素子１２を提供するために一群をなす複数のＭＣＥ素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、流れ方向ＦＤに沿って一方向にずれて配置されている。言い換えると、複数の素子片１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、流れ方向ＦＤにおいて隣接する他の素子片（例えば素子片１２ａ）と流れ方向に関して重複しないように回転方向ＲＤにずれて配置されたひとつの素子片（例えば素子片１２ｂ）を含む。
In addition, the plurality of
流れ方向ＦＤにおける同じ列、例えば最前列に配置された素子片１２ａ、１２ａの間の間隔は、ピッチＰとそれら素子片の厚さとで示すことができる。流れ方向ＦＤにおけるひとつの列に配置された素子片、例えば１２ａと、流れ方向ＦＤにおける後列に配置された素子片、例えば１２ｂとの間の回転方向ＲＤにおけるずれ量は、Ｐ／２とすることができる。熱輸送媒体の流れＦＬは、図中に矢印で例示されるように後続の素子片に衝突し、流れ方向を複雑に変化させる。複雑な流れは、素子片の表面における熱的な境界層の発生と成長とを抑制する。よって、この配置は、素子片と熱輸送媒体との間の熱交換を促進する。
The interval between the
この構成では、ロータ７の上には、素子片１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含む多数の素子片が互いに離れてマトリックス状に配列されている。複数の素子片は、流れ方向ＦＤに沿って一連のＭＣＥ素子１２を提供することを意図して配列されているが、一連のＭＣＥ素子１２が認識される必要はない。図示の配置は、回転方向ＲＤに沿って並べられた複数の素子片１２ａをひとつの列として規定し、複数の列が流れ方向ＦＤに沿って配置された複数の素子片のＰ列Ｑ行の群としてみることもできる。
In this configuration, on the
この構成では、異なるキュリー点をもつ２つの素子片の間に、流れ方向ＦＤにおける隙間ＳＧと、回転方向ＲＤにおけるずれ（オフセット）とが設定されている。この構成は、複数の素子片と熱輸送媒体との間において高い熱交換性能を発揮する。よって、熱磁気サイクル装置としての運転周波数、すなわちロータ７の回転数および熱輸送媒体の流速が高い場合であっても、ＭＣＥ素子１２と熱輸送媒体との間の熱交換効率の低下が抑制される。
In this configuration, a gap SG in the flow direction FD and a deviation (offset) in the rotation direction RD are set between two element pieces having different Curie points. This configuration exhibits high heat exchange performance between the plurality of element pieces and the heat transport medium. Therefore, even when the operation frequency as the thermomagnetism cycle device, that is, when the rotational speed of 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。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１８は、この実施形態に係るＭＣＥ素子８１２を示す斜視図である。ＭＣＥ素子８１２は、先行する複数の実施形態に適用することができる。図示されたＭＣＥ素子８１２は素子片として用いることができる。ＭＣＥ素子８１２は、熱輸送媒体の流れ方向に沿って延びる凹凸を有し、熱輸送媒体と接触する凹凸面７８を有する。図示の例では、直方体であるＭＣＥ素子８１２の側面が凹凸面７８である。
(Eighth 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. 18 is a perspective view showing the
凹凸面７８は、流れ方向ＦＤに沿って延びる溝７８ａを有する。ひとつのＭＣＥ素子８１２は、一方の側面に、複数の溝７８ａを有する。溝７８ａと溝７８ａとの間に凸部が残されている。図示の例では、一方の側面に、２つの溝７８ａが設けられている。凹凸面７８は、側面における表面積を増加させる。流れ方向ＦＤに沿って延びる凹凸７８面は、熱輸送媒体の流れを阻害することなく熱交換の促進を図る。別の観点では、凹凸面７８は、熱輸送媒体の流れにおける圧力損失の増加を抑制しながら、熱交換に貢献できる表面積の増加を図る。
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。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１９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２０は、可動シール機構の断面図である。図２１は、図２０のＸＸＩ部の拡大図である。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。
(Ninth 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. 19 is an exploded perspective view showing the movable seal mechanism according to this embodiment. FIG. 20 is a cross-sectional view of the movable seal mechanism. FIG. 21 is an enlarged view of the XXI portion of FIG. 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１９および図２０において、可動シール機構は、シールプレート９４３と、伸縮部材９４４とによってピストンを提供する。シールプレート９４３と伸縮部材９４４とは、ハウジング６のリアボディ２６に配置されている。リアボディ２６は、シールプレート９４３を収容する環状の収容室２６ｃを有する。収容室２６ｃは、凹部として形成されている。リアボディ２６は、複数の伸縮部材９４４を収容する複数の収容室２６ｄを有する。収容室２６ｄは、収容室２６ｃの底部に凹部として形成されている。リアボディ２６は、非磁性の金属製である。
19 and 20, the movable seal mechanism provides a piston by a
シールプレート９４３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９４３は、停止側シール部材とも呼ばれる。シールプレート９４３は、非磁性の金属製である。シールプレート９４３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９４３は、例えば、ステンレス製である。
The
シールプレート９４３は、先行する実施形態の連通室４１ａ〜４１ｄに対応する連通室９４３ａ〜９４３ｄを有する。連通室９４３ａ〜９４３ｄのそれぞれは、シールプレート９４３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９４３ａ〜９４３ｄのそれぞれは、シールプレート９４３の他方の面において、連通開口９４３ｒによって開口している。連通室９４３ａ〜９４３ｄのそれぞれは、対応する連通開口９４３ｒと連通している。
The
連通室９４３ａ、９４３ｂに対応付けられた連通開口９４３ｒの数は、連通室９４３ｃ、９４３ｄに対応付けられた連通開口９４３ｒの数より多い。連通室９４３ａ、９４３ｂは、連通室９４３ｃ、９４３ｄより、熱輸送媒体の外部への漏洩を生じやすい。連通開口９４３ｒの数は、後述の伸縮部材９４４の数と対応している。伸縮部材９４４の数は、シールプレート９４３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９４４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９４４は、蛇腹状の側壁を有する管状の部材である。伸縮部材９４４は、非磁性の金属製である。伸縮部材９４４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９４４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９４４は、ベローズ部材とも呼ばれる。伸縮部材９４４の一端は、連通開口９４３ｒに接続されている。伸縮部材９４４の他端は、リアボディ２６の通路に接続されている。伸縮部材９４４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９４３の連通室４１ａ〜４１ｄとを連通するための通路部材である。さらに、伸縮部材９４４は、シールプレート９４３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９４４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９４４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９４４は、ハウジング６とシールプレート９４３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９４４は、自らのバネ力によって、シールプレート９４３をロータ７に向けて押し付ける。さらに、伸縮部材９４４内に加圧された熱輸送媒体が導入されると、伸縮部材９４４は伸長し、熱輸送媒体の圧力によって、シールプレート９４３をロータ７に向けて押し付ける。
The
シールプレート９４３は、収容室２６ｃ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９４３は、収容室２６ｃ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９４４は、自らが変形することによって、シールプレート９４３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９４４は、シールプレート９４３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９４３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９４３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９４５を備える。リング部材９４５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９４５は、枠体７１の端面に接着されている。リング部材９４５は、シールプレート９４３の端面９４３ｓと接触する。ロータ７が回転すると、リング部材９４５も回転する。リング部材９４５は、端面９４３ｓに接触しながら、摺動する。リング部材９４５は、回転側シール部材とも呼ばれる。シールプレート９４３とリング部材９４５とは、ロータ７の回転を許容しながら、シールプレート９４３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９４５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９４５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９４５は、非磁性の金属製である。
The
図２１において、リング部材９４５は、ボディ９４５ａを有する。ボディ９４５ａ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９４５ａは、非磁性の金属製である。ボディ９４５ａは、エンドチップ、または爪部材とも呼ばれる。ボディ９４５ａは、シールプレート９４３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９４３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. 21, the
ボディ９４５ａは、ＭＣＥ素子１２を枠体７１内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９４５ｂと、メッシュ体９４５ｂをボディ９４５ａに固定するためのリテーナリング９４５ｃとを有する。
The
ボディ９４５ａは、台形の断面を有する。ボディ９４５ａは、台形の下面において枠体７１と接続されている。ボディ９４５ａは、台形の頂面においてシールプレート９４３と接触する。ボディ９４５ａは、シールプレート９４３と対向する部位に、接触部９４５ｄと、非接触部９４５ｅとを有する。
The
接触部９４５ｄは、シールプレート９４３とボディ９４５ａ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９４５ｄは、円形に延在している。図には、径方向外側の接触部９４５ｄが図示されている。言い換えると、接触部９４５ｄ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９４５ｄ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９４５ｅは、シールプレート９４３とボディ９４５ａ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９４５ｅは、径方向において、径方向外側の接触部９４５ｄと、径方向内側の接触部９４５ｄとの間にわたって広がっている。非接触部９４５ｅは、ボディ９４５ａ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９４５ｅ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９４３と非接触部９４５ｅとの間には、１０μｍ以下の隙間が区画形成される。
The
非接触部９４５ｅは、接触部９４５ｄよりも通路の内側に設けられている。よって、非接触部９４５ｅは、接触部９４５ｄ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９４５ｅは、複数の連通室９４３ａ〜９４３ｄ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
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、外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９４５ｅによって提供し、外部シール部を接触部９４５ｄによって提供している。よって、内部リーク量よりも外部リーク量を抑制しやすい。この結果、成績係数の高いＭＨＰ装置２が提供される、
この実施形態では、シール機構は、複数の横断流路の間における熱輸送媒体の漏洩を抑制する内部シール部と、横断流路から外部への熱輸送媒体の漏洩を抑制する外部シール部とを有する。シール機構は、外部シール部における外部リーク量を内部シール部における内部リーク量より少なく抑制する。外部シール部は、リング部材９４５が提供する回転部分と、シールプレート９４３が提供する停止部分とが接触する接触部９４５ｄによって提供されている。内部シール部は、回転部分と停止部分とが隙間を介して対向する非接触部９４５ｅによって提供されている。例えば、ポンプ１７が生成する熱輸送媒体の流量のうち、１０％程度は外部リーク量となり、２０％〜３０％程度は内部リーク量となる場合がある。このような事例においては、外部リーク量は内部リーク量の１／２〜１／３に抑制される。これにより、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, it is effective to suppress the amount of external leakage in order to suppress the decrease in the coefficient of performance. In other words, it is desirable to configure the apparatus to separately suppress external leaks and internal leaks. In this embodiment, the inner seal portion is provided by the
In this embodiment, the sealing mechanism includes an internal seal portion that suppresses leakage of the heat transport medium between the plurality of transverse channels, and an external seal portion that suppresses leakage of the heat transport medium from the transverse channels to the outside. Have. The sealing mechanism suppresses the amount of external leak in the external seal portion less than the amount of internal leak in the internal seal portion. The external seal portion is provided by a
この実施形態では、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９４３と、シールプレート９４３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９４４とがピストンを提供する。この伸縮部材９４４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９４３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
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９４３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 both in the axial direction and in the radial direction. The piston is supported by a float support structure. A
（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。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。例えば、この実施形態は、第９実施形態と組み合わせて用いることができる。図２２は、この実施形態の可動シール機構の一部を示す断面図である。図中には、リアボディ２６に設けられた通路と、ロータ７との間における可動シール機構が図示されている。この実施形態では、外部シール部は、回転部分と停止部分との間に設けられたリップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂを備える。
(10th 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. For example, this embodiment can be used in combination with the ninth embodiment. FIG. 22 is a cross-sectional view showing a part of the movable seal mechanism of this embodiment. In the drawing, a movable sealing mechanism between the passage provided in the
ロータ７は、ＭＣＥ素子１２よりも長く延び出した枠体７１を備える。筒状の枠体７１は、その突出部分の外周面と内周面との両方に円筒状のシール面を提供する。リアボディ２６は、枠体７１の中に挿入され、配置される環状の支持筒Ａ２６を有する。支持筒Ａ２６は、枠体７１の内部に配置される。支持筒Ａ２６は、枠体７１を回転可能に支持する。支持筒Ａ２６は、枠体７１を軸方向に沿って移動可能に支持する。支持筒Ａ２６の内部には、作業室と連通される通路が区画形成されている。
The
リアボディ２６は、枠体７１のシール面に接触することによって外部シール部を提供するリップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂを備える。円筒状のシール面とリップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂとが提供するシール部は、軸シール部、または円筒シール部と呼ばれる。リップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂは、摩擦係数が低い樹脂材料製である。リップシールＡ４７ａは、枠体７１の外周面に接触する。リップシールＡ４７ｂは、枠体７１の内周面に接触する。外部リーク量を所定の量に制限できる場合、リップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂの一方だけを設けてもよい。
The
枠体７１の外部の軸方向端面とリアボディ２６との間には、接触プレートＡ４８ａ、Ａ４８ｂ、Ａ４８ｃの少なくともひとつが設けられる。接触プレートＡ４８ａ、Ａ４８ｂは、枠体７１の外部の端面と、リアボディ２６との間に設けられている。接触プレートＡ４８ｃは、枠体７１の内部の軸方向端面と、支持筒Ａ２６の端面との間に設けられている。接触プレートＡ４８ａ、Ａ４８ｂ、Ａ４８ｃは、ポリテトラフルオロエチレンなど、摩擦係数が小さい樹脂材料、または金属材料によって提供されうる。接触プレートＡ４８ａ、Ａ４８ｂ、Ａ４８ｃは、枠体７１がリアボディ２６に向けて押し付けられる場合の荷重を受ける。接触プレートＡ４８ａ、Ａ４８ｂ、Ａ４８ｃは、枠体７１と、リアボディ２６との間の摩擦抵抗を抑制する。ＭＨＰ装置２は、接触プレートＡ４８ａ、Ａ４８ｂ、Ａ４８ｃを交換できるように構成されている。例えば、接触プレートＡ４８ａ、Ａ４８ｂ、Ａ４８ｃは、リアボディ２６を外すことによって交換可能である。
At least one of contact plates A48a, A48b, and A48c is provided between the axial end surface outside the
この実施形態によると、外部シール部がリップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂによって提供されるから、外部リーク量を確実に抑制することができる。よって、高い成績係数を実現することができる。 According to this embodiment, since the external seal portion is provided by the lip seals A47a and A47b, the amount of external leak can be reliably suppressed. Therefore, a high coefficient of performance can be realized.
（第１１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、シールプレート９４３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。
(Eleventh 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 an exploded perspective view of the
シールプレート９４３は、複数の連通室９４３ａ〜９４３ｄを有する。連通室９４３ａ〜９４３ｄ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９４３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９４３ｂと、連通室９４３ｄ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４３ｔ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９４３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９４５ｄ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９４５ｅ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９４５ｅ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 43t. 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
この実施形態によると、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、高い成績係数を実現することが可能となる。 According to this embodiment, the amount of internal leak in the internal seal portion can be suppressed. As a result, a high coefficient of performance can be realized.
（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.
例えば、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。
For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a 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
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 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
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-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
上記実施形態では、広い端面９４３ｓをシールプレート９４３に設け、接触部９４５ｄと非接触部９４５ｅとをリング部材９４５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９４５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９４３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。この構成でも、外部リーク量が内部リーク量よりも抑制される。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、停止部材であるリアボディ２６にリップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂを固定した。これに代えて、枠体７１などの回転部材にリップシールＡ４７ａ、Ａ４７ｂを固定してもよい。この場合、リアボディ２６などの停止部材に円筒状のシール面が設けられる。
In the above embodiment, the lip seals A47a and A47b are fixed to the
１ 車両用空調装置、 ２ 磁気熱量効果型ヒートポンプ（ＭＨＰ）装置、
２ａ 回転軸、 ３、４ 熱交換器、 ５ 動力源（電動機）、 ６ ハウジング、
７ ロータ、 ８ ステータ、 ９ 変速機構、 １１ 作業室、
１２、８１２ 磁気熱量（ＭＣＥ）素子、 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ 素子片、
１３ 永久磁石、 １４ 磁場変調装置、 １６ 熱輸送装置、
１７ ポンプ、 １８、５１８ 流路切換機構、 ４１ ピストン、
４１ｍ 受圧面、 ４１ｐ スプリング、 ５１８ａ 傾斜面、
６７５ 素子組立体、７１ 枠体、 ７６ フィン、 ７８ 凹凸面、
９４３ シールプレート、 ９４４ 伸縮部材、 ９４５ リング部材、
９４５ｄ 接触部、 ９４５ｅ 非接触部、
Ａ４７ａ、Ａ４７ｂ リップシール、 Ｂ４３ｕ シール部材。
1 vehicle air conditioner, 2 magnetocaloric effect heat pump (MHP) device,
2a Rotating shaft, 3, 4 Heat exchanger, 5 Power source (motor), 6 Housing,
7 rotor, 8 stator, 9 speed change mechanism, 11 working chamber,
12, 812 magnetocaloric (MCE) element, 12a, 12b, 12c element piece,
13 permanent magnet, 14 magnetic field modulation device, 16 heat transport device,
17 pump, 18, 518 flow path switching mechanism, 41 piston,
41m pressure receiving surface, 41p spring, 518a inclined surface,
675 element assembly, 71 frame, 76 fin, 78 uneven surface,
943 seal plate, 944 elastic member, 945 ring member,
945d contact part, 945e non-contact part,
A47a, A47b Lip seal, B43u Seal member.
Claims (18)
前記磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を一方向に流すポンプ（１７、２１７）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磁気熱量素子との接続状態を切換える流路切換機構（１８、５１８）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強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、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おり、前記回転部分と前記停止部分とを押し付けあうことにより前記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ことを特徴とする熱磁気サイクル装置。 A magnetocaloric element (12, 812) provided between the low temperature end and the high temperature end;
A pump (17, 217) for flowing a heat transport medium that exchanges heat with the magnetocaloric element in one direction;
A flow path switching mechanism (18, 518) for switching the connection state between the flow path of the heat transport medium including the pump and the magnetocaloric element so that the heat transport medium flows reciprocally with respect to the magnetocaloric element. When,
A magnetic field modulation device (14) for modulating the strength 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 forms a transverse flow path extending between a rotating rotating part and a stopped stop part, and the transverse flow path is pressed against the rotating part and the stopping part. A thermomagnetic cycle device comprising a seal mechanism for providing a seal for the first embodiment.
前記回転部分として設けられたロータ（７、２０７）であって、前記磁気熱量素子を収容するとともに、前記ロータの端面に開口した作業室（１１）を有するロータ（７）と、
前記ロータの端面に対向するように位置付けられ、前記開口を通して前記作業室と連通することによって前記横断流路を形成する連通室（４１ａ）を有し、前記ロータ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、３４１、４４１、９４３、９４４）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱磁気サイクル装置。 The flow path switching mechanism is
A rotor (7, 207) provided as the rotating part, which accommodates the magnetocaloric element and has a working chamber (11) opened at an end face of the rotor;
It has a communication chamber (41a) which is positioned so as to face the end surface of the rotor and forms the transverse flow path by communicating with the working chamber through the opening, and is pressed toward the end surface of the rotor. The thermomagnetic cycle device according to claim 1, further comprising a piston (41, 341, 441, 943, 944) supported in a movable manner.
前記ピストンを前記ロータの端面に向けて押し付けるように前記熱輸送媒体の圧力差を前記ピストンに作用させる差圧機構（２６ａ、４２、４１ｍ、９４４）、および／または、
前記ピストンを前記ロータの端面に向けて押し付けるように前記ピストンを付勢するスプリング（４１ｐ、９４４）を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。 The flow path switching mechanism is
A differential pressure mechanism (26a, 42, 41m, 944) for applying a pressure difference of the heat transport medium to the piston so as to press the piston toward an end face of the rotor, and / or
The thermomagnetic cycle device according to claim 2, further comprising a spring (41p, 944) that biases the piston so as to press the piston toward an end face of the rotor.
前記ロータ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（９４３）と、
前記シールプレートを前記ロータに向けて押し付けるように伸縮可能な伸縮部材（９４４）とを備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱磁気サイクル装置。 The piston is
A seal plate (943) positioned to face the end face of the rotor;
The thermomagnetic cycle apparatus according to claim 2, further comprising an expansion / contraction member (944) that can expand and contract to press the seal plate toward the rotor.
複数の前記フィンと、
前記磁気熱量素子と前記フィンとが交互に積層された積層体を保持するように設けられた枠体（７７）とを有する素子組立体（６７５）を備えることを特徴とする請求項９に記載の熱磁気サイクル装置。 A plurality of the magnetocaloric elements;
A plurality of the fins;
The element assembly (675) having a frame (77) provided so as to hold a laminated body in which the magnetocaloric element and the fin are alternately laminated is provided. Thermomagnetic cycle device.
前記シール機構は、前記外部シール部における外部リーク量を前記内部シール部における内部リーク量より少なく抑制することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。 The sealing mechanism includes an internal seal portion that suppresses leakage of the heat transport medium between the plurality of transverse channels, and an external seal portion that suppresses leakage of the heat transport medium from the transverse channels to the outside. Have
The thermomagnetic cycle device according to any one of claims 1 to 14, wherein the seal mechanism suppresses an external leak amount in the external seal portion to be smaller than an internal leak amount in the internal seal portion.
前記内部シール部は、前記回転部分（９４５）と前記停止部分（９４３）とが隙間を介して対向する非接触部（９４５ｅ）によって提供されていることを特徴とする請求項１５に記載の熱磁気サイクル装置。 The outer seal portion is provided by a contact portion (945d) where the rotating portion (945) and the stop portion (943) are in contact with each other.
16. The heat according to claim 15, wherein the inner seal part is provided by a non-contact part (945e) in which the rotating part (945) and the stop part (943) face each other with a gap. Magnetic cycle device.
前記外部シール部は、前記回転部分と前記停止部分との間に設けられたリップシール（Ａ４７ａ、Ａ４７ｂ）を備えることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。 The seal mechanism has an external seal portion that suppresses leakage of the heat transport medium from the transverse flow path to the outside,
The thermomagnetic cycle according to any one of claims 1 to 14, wherein the outer seal portion includes a lip seal (A47a, A47b) provided between the rotating portion and the stop portion. apparatus.
前記内部シール部は、前記回転部分と前記停止部分との間に設けられたシール部材（Ｂ４３ｕ）を備えることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。 The seal mechanism has an internal seal portion that suppresses leakage of the heat transport medium between the plurality of transverse channels,
The thermomagnetic cycle device according to any one of claims 1 to 14, wherein the inner seal portion includes a seal member (B43u) provided between the rotating portion and the stop portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015103990A JP6464922B2 (en) | 2014-05-22 | 2015-05-21 | Thermomagnetic cycle equipment |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014106438 | 2014-05-22 | ||
| JP2014106438 | 2014-05-22 | ||
| JP2015103990A JP6464922B2 (en) | 2014-05-22 | 2015-05-21 | Thermomagnetic cycle equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016001101A JP2016001101A (en) | 2016-01-07 |
| JP6464922B2 true JP6464922B2 (en) | 2019-02-06 |
Family
ID=55076781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015103990A Active JP6464922B2 (en) | 2014-05-22 | 2015-05-21 | Thermomagnetic cycle equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6464922B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022223122A1 (en) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Schunk Sintermetalltechnik Gmbh | Temperature-regulating apparatus and method for producing same |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6344103B2 (en) * | 2014-07-14 | 2018-06-20 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle equipment |
| JP6551292B2 (en) * | 2016-04-19 | 2019-07-31 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle equipment |
| JP2020034237A (en) * | 2018-08-30 | 2020-03-05 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle device |
| WO2022224305A1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 三菱電機株式会社 | Magnetic heat exchanger and air conditioning ventilation system |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61213453A (en) * | 1985-03-20 | 1986-09-22 | 株式会社日立製作所 | Cryogenic refrigerator |
| DE3539584C1 (en) * | 1985-11-08 | 1986-12-18 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn | Device for magnetocaloric cold production |
| JP4567609B2 (en) * | 2006-01-12 | 2010-10-20 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | Magnetic working substance rotating type magnetic refrigerator |
| US8448453B2 (en) * | 2007-08-17 | 2013-05-28 | The Technical University Of Denmark | Refrigeration device and a method of refrigerating |
| JPWO2012056585A1 (en) * | 2010-10-29 | 2014-03-20 | 株式会社東芝 | Heat exchanger and magnetic refrigeration system |
| JP5278486B2 (en) * | 2011-04-25 | 2013-09-04 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic engine device and reversible thermomagnetic cycle device |
| JP5418616B2 (en) * | 2011-05-13 | 2014-02-19 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle equipment |
| JP5556739B2 (en) * | 2011-05-17 | 2014-07-23 | 株式会社デンソー | Magnetic heat pump device |
-
2015
- 2015-05-21 JP JP2015103990A patent/JP6464922B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022223122A1 (en) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Schunk Sintermetalltechnik Gmbh | Temperature-regulating apparatus and method for producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016001101A (en) | 2016-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6191539B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6464922B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6003879B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP5644812B2 (en) | Magnetic heat pump system and air conditioner using the system | |
| JP5278486B2 (en) | Thermomagnetic engine device and reversible thermomagnetic cycle device | |
| JP6589706B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP5907023B2 (en) | Magnetic heat pump system | |
| JP6519410B2 (en) | Thermomagnetic cycle system | |
| JP6447394B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP5949159B2 (en) | Magnetic heat pump system | |
| JP5724603B2 (en) | Magnetic refrigeration system and air conditioner using the magnetic refrigeration system | |
| JP6344103B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6583143B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6361413B2 (en) | Magnetic heat pump device | |
| JP6551292B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6365173B2 (en) | Magnetic heat pump device | |
| JP6060789B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6350147B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP2004197710A (en) | Rotary fluid machine | |
| JP6601300B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
| JP6683138B2 (en) | Thermomagnetic cycle device | |
| JP2006183649A (en) | Rotary type stirling engine | |
| JP2004197709A (en) | Rotary fluid machine | |
| JP6319062B2 (en) | Magnetic heat pump device | |
| JP2019086170A (en) | Thermomagnetic cycle device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170804 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180529 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180605 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180719 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181211 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181224 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6464922 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |