磁気熱量効果応用ヒートポンプ
【課題】装置の高効率化、小型化、安全性向上が図られつつ、しかも、ノンフロン型で、磁性材料の磁気熱量効果を有効に活用することができる磁気熱量効果応用ヒートポンプを提供する。
【解決手段】一対の磁場発生手段と磁性部材ＭＢとを有する、磁気熱量効果を利用して流体を加熱冷却し、該流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、高温側熱交換部と連通される高温側流体通路を切り換える高温側流路切換機構２０と、低温側熱交換部と連通される低温側流体通路を切り換える低温側流路切換機構３０とを有する流路切換機構とは、同一磁性部材ＭＢにおいて、高温側熱交換部から流体が供給されている時間と、低温側熱交換部から流体が供給されている時間が同じ長さとなるように、各熱交換部と各磁性部材ＭＢとを連通する流体通路を切り替えるものである
【解決手段】一対の磁場発生手段と磁性部材ＭＢとを有する、磁気熱量効果を利用して流体を加熱冷却し、該流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、高温側熱交換部と連通される高温側流体通路を切り換える高温側流路切換機構２０と、低温側熱交換部と連通される低温側流体通路を切り換える低温側流路切換機構３０とを有する流路切換機構とは、同一磁性部材ＭＢにおいて、高温側熱交換部から流体が供給されている時間と、低温側熱交換部から流体が供給されている時間が同じ長さとなるように、各熱交換部と各磁性部材ＭＢとを連通する流体通路を切り替えるものである
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気熱量効果応用ヒートポンプに関する。
従来、冷凍空調分野では、冷媒としてフロンガス（特定フロンガスや指定フロンガス）が使用されていたが、かかる特定フロンガスや指定フロンガスはオゾン層を破壊することから、製造禁止や規制がなされた。そこで、特定フロンガスや指定フロンガスに代えて、冷凍・空調分野では代替フロンが使用され広く普及しているが、代替フロンは京都議定書で温室効果ガスに指定されており、温暖化防止を防ぐ上ではその使用およびその排出削減が不可欠となっている。そこで、上記のごとき特定フロンガスや指定フロンガス、代替フロン等の環境に対して影響が大きい冷媒を使用しない冷凍・空調技術として、磁気熱量効果を利用した技術が注目されている。
本発明は、冷凍空調や蓄冷・蓄熱、低温−高温度間の熱移送等に使用できる、磁気熱量効果を利用した磁気熱量効果応用ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気熱量効果を利用した冷凍装置として、能動型磁気冷凍装置（ＡＭＲ）が開発されている。このＡＭＲは、（１）磁性材料に磁場を印加する、（２）冷媒を低温側から高温側に流して高温側に熱を移送する、（３）磁性材料の磁場を消磁する、（４）冷媒を高温側から低温側に流して低温側に熱を移送する、ことを基本サイクルとして構成されている。
【０００３】
特許文献１には、磁場発生手段を水平面内で回転させて磁性材料（磁気作業物質）に印加される磁力を変化させるように構成された装置が開示されている。
【０００４】
図２６に示すように、特許文献１の装置では、ケーシング121に固定された複数の磁気作業物質106が同一円周上に配設されており、この複数の磁気作業物質106を挟むように、垂直な軸122で支持された一対の回転板119が配設されている。この一対の回転板119には、その周上に、複数の磁気作業物質106を挟むように複数の永久磁石120が取着されている。
また、前記複数の磁気作業物質106には、流体（冷媒）を磁気作業物質106に供給する配管110が連通されており、配管110は被冷却体を冷却するための冷却器112および排熱熱交換器115に接続されている。つまり、冷却器112、複数の磁気作業物質106、排熱熱交換器115および配管110によって閉ループが形成されている。また、排熱熱交換器115と磁気作業物質106との間には、流体を配管110に供給する循環器114と、閉ループ内を流れる液体の方向を反転させる流路切換え弁113が設けられている。
このため、回転板119を回転させれば、各磁気作業物質106を、永久磁石120間の磁力の強い領域と磁力の弱い領域との間で移動させることができる。すると、閉ループ内を流れる液体の方向を、各永久磁石120が移動するタイミングに合わせて切り換えれば、磁気作業物質106から冷却器112に供給される流体の温度を冷凍能力とバランスする温度まで低下させることができる。
【０００５】
しかるに、特許文献１の装置では、回転板119の回転を停止した状態で液体を流して熱交換を行い、熱交換の終了後回転板119を回転させて永久磁石120を所定の位置まで移動させ、所定の位置まで移動すると回転板119の回転を停止し、回転板119の回転を停止した状態で液体を流す方向を反転させて熱交換を行う、というサイクルを繰返すので、連続して熱交換を行うことができない。
しかも、複数の磁気作業物質106が配管110によって直列に連結されているので、閉ループ内を流れる液体の方向を反転させた場合、閉ループ内の液体を全て逆方向に移動させることになる。すると、反転したときに冷却器112と排熱熱交換器115との間の配管110内に存在する液体は、反転前に磁気作業物質106から供給された熱をそのまま磁気作業物質106に返すことになり、また、反転前に磁気作業物質106に供給した熱がそのまま磁気作業物質106から供給されることになる。つまり、液体の方向を反転したときに冷却器112と排熱熱交換器115との間の配管110内に存在する液体は、全く熱移送に寄与しないことになる。
まとめれば、特許文献１の装置は、連続して熱交換を行うことができない上、一回の熱交換でも無駄が非常に多いので、冷却効率が非常に悪いのである。
しかも、回転板119が回転するタイミングと流路切換え弁113を切換えるタイミングを制御しなければならないので、装置が複雑大型化してしまう。
【０００６】
特許文献２には、磁性材料を水平面内で回転させて、磁場発生手段が形成する磁場内に進入離脱させることにより磁性材料に加わる磁力を変化させるように構成された装置が開示されている。
【０００７】
図２７および図２８に示すように、特許文献２には、中心軸の周りで回転するように取り付けられた磁熱効果を示す材料からなる複数のベッド222を有するリング221と、ベッド222に対して熱伝達流体を供給排出するコンジット227と、ベッド222に対して磁界を印加するマグネット229と、コンジット227から熱伝達流体が供給されるホット熱交換器234およびコールド熱交換器238とを備えた装置が開示されている。
この装置では、リング221を中心軸周りに回転させると、複数のベッド222に対して加わる磁力を変化させることができるように構成されている。また、コンジット227と各ベッド222のホット端ｈ及びコールド端ｃとの間に分配バルブ224が設けられており、リング221が回転するときに、熱伝達流体が、印加されている磁力が弱いベッド222からコールド熱交換器238、印加されている磁力が強いベッド222、ホット熱交換器234、印加されている磁力が弱いベッド222の順に流れるように自動的にスイッチングするようになっている。
このため、リング221を回転させれば、各ベッド222において、印加されている磁力が強い状態と印加されている磁力が弱い状態とが繰り返されるので、分配バルブ224によって、熱伝達流体が流れる方向が各ベッド222に対して印加されている磁力が切り替わるタイミングに合わせて切り換わるので、コールド熱交換器238に供給される熱伝達流体の温度を低下させることができる。
しかも、分配バルブ224によって流路が自動的にスイッチングされるので、特許文献１の装置のように、流路を切り換えるタイミングの制御を行わなくてもよく、装置の制御が容易になるという利点がある。
【０００８】
さらに、コールド熱交換器238は、ベッド222のコールド端ｃに対してコンジット227によって接続されており、ホット熱交換器234は、ベッド222のホット端ｈに対してコンジット227によって接蔵されている。しかも、ベッド222のコールド端ｃでは、コールド熱交換器238から熱伝達流体が流入するポートｃｉと、コールド熱交換器238に向かって熱伝達流体が流出するポートｃｏとが別々に設けられ、かつ、各ポートが別々のコンジット227に連通されている。同様に、ベッド222のホット端ｈでは、ホット熱交換器234から熱伝達流体が流入するポートｈｉと、ホット熱交換器234に向かって熱伝達流体が流出するポートｈｏとが別々に設けられ、かつ、各ポートが別々のコンジット227に連通されている。
このため、各コンジット227内において流体が流る方向は一方向に保持され、各コンジット227内において熱伝達流体が流れる方向が逆転することがないので、特許文献１の装置に比べて、熱移送の無駄を少なくできるという利点もある。
【０００９】
ところで、特許文献２の装置では、リング221を回転させているので、ベッド222とマグネット229の相対的な位置関係によっては同じベッド222内でも磁場の状態が異なる部分が発生する。例えば、同じベッド222内でも印加されている磁力が弱い部分と印加されている磁力が強い部分が形成されてしまう可能性があり、かかる状態になると、位置によって熱伝達流体とベッド222との間の熱伝達状況が変化してしまい、その影響でベッド222から排出される熱伝達流体の温度が時間変動する可能性がある。
かかる問題を防ぐために、特許文献２の装置では、リング221の円周方向に沿ったマグネット229の長さをリング221の円周方向に沿ったベッド222の長さよりもかなり長く（ベッド222の長さの約２倍）して、同じベッド222内における磁場の分布を抑えている。
しかし、かかる構成とすれば、ベッド222において、強い磁力が印加されているにもかかわらず熱伝達流体が流されない部分ができるので、磁気熱量効果を有効に利用できない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１０６９９９号
【特許文献２】特表２００４−５０６１６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑み、装置の高効率化、小型化、安全性向上が図られつつ、しかも、ノンフロン型で、磁性材料の磁気熱量効果を有効に活用することができる磁気熱量効果応用ヒートポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、磁性材料の磁気熱量効果を利用して流体を加熱冷却し、該流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、間隔を空けて配設された一対の磁場発生手段と、前記一対の磁場発生手段間の空間に配設され、該一対の磁場発生手段間の空間において回転可能に設けられた、前記磁性材料からなる磁性部材を保持する前記磁性部材保持手段と、該磁性部材保持手段に保持された前記磁性部材に対して、前記流体を供給排出する流体給排手段とを備えており、前記磁性部材保持手段は、複数の前記磁性部材を、前記磁性部材保持手段の回転に伴って前記一対の磁場発生手段間の空間に進入離脱する位置であって、該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円周方向に沿って並ぶように保持しており、前記流体給排手段は、前記高温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の高温側流体通路と、前記低温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の低温側流体通路とを有する流体通路と、前記高温側熱交換部と前記高温側流体通路との間の連通遮断を切り換える高温側流路切換機構と、前記低温側熱交換部と前記低温側流体通路との間の連通遮断を切り換える低温側流路切換機構とを有する流路切換機構と、を備えており、前記流路切換機構は、同一磁性部材において、前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている時間と、前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている時間とが等しくなるように、各熱交換部と各磁性部材とを連通する前記流体通路を切り換えるものであることを特徴とする。
第２発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１発明において、前記流路切換機構は、前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも少なく、前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも多くなるように、各熱交換部と連通する前記流体通路を切り替えるものであることを特徴とする。
第３発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１または第２発明において、各高温側流体通路は、前記高温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する一対の高温側供給部および、該磁性部材から前記高温側熱交換器に対して前記流体を排出する一対の高温側排出部を有しており、各低温側流体通路は、前記一対の高温側供給部間に配設された、前記磁性部材から前記低温側熱交換器に対して前記流体を排出する低温側排出部と、前記一対の高温側排出部間に配設された、前記低温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する低温側供給部とを備えていることを特徴とする。
第４発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１、第２または第３発明において、前記複数の高温側流体通路は、各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられており、前記複数の低側流体通路は、各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられていることを特徴とする。
第５発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１、第２、第３または第４発明において、前記複数の磁性部材は、該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、前記一対の磁場発生手段は、両者の間に、一の磁場発生手段から他の磁場発生手段に向かう磁場が形成されており、該磁場を形成する磁場形成部は、前記磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、その半径は、前記磁性部材の半径と等距離となるように形成されていることを特徴とする。
第６発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１、第２、第３、第４または第５発明において、前記一対の磁場発生手段は、前記磁場形成部を２箇所備えており、一方の磁場形成部は、一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、他方の磁場形成部は、他方の磁場発生手段から一方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、該２つの磁場形成部は、両者を循環する磁場が形成されるように配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、磁性部材保持手段を回転させれば、一対の磁場発生手段から各磁性部材に印加する磁場強度を変化させることができるので、この回転に合わせて、各磁性部材と接続される高温側流体通路および低温側流体通路を切り換える。つまり、強い磁場の領域に位置する磁性部材を通って低温側熱交換部から高温側熱交換部に流体が流れ、弱い磁場の領域に位置する磁性部材を通って高温側熱交換部から低温側熱交換部に流体が流れるように、流路切換機構によって、各磁性部材と接続される低温側流体通路および高温側流体通路を切り換える。すると、高温の流体を連続して高温側熱交換部に供給することができ、一方、低温の流体を連続して低温側熱交換部に供給することができる。しかも、流路切替機構は、同一磁性部材において、高温側熱交換部から流体が供給されている時間と低温側熱交換部から流体が供給されている時間とが等しくなるように、各熱交換部と各磁性部材とを連通する流体通路を切り換えるから、熱交換を効率的に行うことができる。
第２発明によれば、流路切換機構は、高温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材中では冷却効果の高い領域に多くの流体を供給し、低温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材中では加熱効果の高い領域に多くの流体を供給しているので、磁気熱量効果を有効に活用することができる。
第３発明によれば、磁性部材中において、高温側供給部から低温側排出部までの距離、および、低温側供給部から高温側排出部までの距離がいずれも短くなる。すると、各磁性部材中を液体が流れる抵抗を減少できるため、液体を流すための動力を小さくすることができるし、抵抗ロスで生じる発熱を低減できる。また、各磁性部材間に流れる流体の流路間の流れを、均一な流れとすることができる。そして、磁場強度の強弱に対応して磁性部材中における液体の流れる方向が逆転しても、各方向に流す両者の流体が混入することなく、しかも短期間で熱交換を行うことができる。
第４発明によれば、各磁性部材の上部に流体を供給して下部から排出するので、磁性部材全体と流体との接触状況を良好にすることができるから、各磁性部材と流体との間の熱交換効率を高くすることができる。
第５発明によれば、磁性部材保持手段の半径方向における磁場形成手段と磁性部材との相対的な位置の変化が変化しないので、磁性部材保持手段の回転に起因して、磁性部材に印加される磁場の状態が変化することを抑えることができる。
第６発明によれば、一対の磁場発生手段間に形成される磁場強度が強くなり、また、磁場形成部と他の部分との間における磁場を急激に変化させることができるから、磁性部材の温度変化を大きくでき、各磁性部材と流体との間の熱交換効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、磁性材料の磁気熱量効果を利用して流体（例えば、エタノール水溶液等の冷媒）を加熱冷却し、この流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、装置の高効率化、小型化、安全性向上が図られつつ、しかも、ノンフロン型で、磁性材料の磁気熱量効果を有効に活用することができるようにしたことに特徴を有している。
【００１５】
まず、図１〜図３に基づいて、本実施形態の磁気熱量効果応用ヒートポンプ（以下、単にヒートポンプ１という）を説明する。なお、図２および図３において、符合ＣＬは後述する磁性部材保持手段１０の回転軸を示しており、この回転軸ＣＬはヒートポンプ１の中心軸ＬＬと一致している。
【００１６】
本実施形態のヒートポンプ１は、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂと、複数の磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０と、この磁性部材保持手段１０に保持された複数の磁性部材ＭＢに対して流体を供給排出する流体給排手段と、高温側熱交換部および低温側熱交換部から構成されている。
【００１７】
なお、本実施形態のヒートポンプ１において、高温側熱交換部は、流体の熱を外部に放出することができるもの（例えば、蓄熱装置に利用する機器等）であればよく、低温側熱交換部は、外部の熱を吸収して流体に供給することができるもの（例えば、冷凍機に利用する機器等）であればよく、特に限定されない。
また、熱交換媒体となる流体はとくに限定されないが、水や不凍液等の温室効果の低い液体が好ましい。
【００１８】
図１および図２において、符号５Ａ，５Ｂはそれぞれ磁場発生手段を示している。この上下一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、互いに対向する面同士が間隔を空けた状態となるように配設されており、図示しないステーなどによってその相対的な位置が固定されている。
この一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、２箇所の磁場発生部６，７によって両者の間の空間に一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁場が形成されるように構成されている（図６参照）。この磁場発生部６，７は、ヒートポンプ１の中心軸ＬＬを中心とする円周方向に沿って、２箇所の磁場強度が強い領域（磁場発生部６，７間の領域）と、２箇所の磁場強度が弱い領域（磁場発生部６，７の無い領域）とが交互に形成されるように配設されている。
なお、上述した磁場強度の強い領域とは、磁場発生部６，７間に形成される最大磁場強度の２０％以上の磁場強度を有する領域を意味しており、以下では、この領域を強磁場領域という。また、上述した磁場強度の弱い領域とは、磁場発生部６，７間に形成される最大磁場強度の２０％以下の磁場強度しかない領域を意味しており、以下では、弱磁場領域という。
【００１９】
この一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間の空間には、磁性部材保持手段１０のプレート部１１が、この空間内で回転できるように配設されている。このプレート部１１は、円板状に形成されており、例えば、La(FexSi1-x)１３HY等の磁気熱量効果を有する磁性材料からなる磁性部材ＭＢを複数保持している。そして、磁性部材ＭＢは、プレート部１１が回転軸ＣＬ周りに回転すると、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間の空間に形成されている強磁場領域に対して進入離脱する位置に配設されている。
そして、磁性部材ＭＢは、２箇所の強磁場領域にはそれぞれ少なくとも一つの磁性部材ＭＢが位置し、２箇所の弱磁場領域にもそれぞれ少なくとも一つの磁性部材ＭＢが位置するように、プレート部１１に配設されている。具体的には、複数の磁性部材ＭＢは、プレート部１１の回転に伴って前記強磁場領域に進入離脱する位置であって、プレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って並ぶように配設されている。
【００２０】
なお、磁気熱量効果を有する磁性材料とは、断熱条件で磁場が印加されると温度が上昇し、断熱条件で消磁される（または、磁場が弱くなる）と温度が低下するような現象を生じる材料である。本実施形態のヒートポンプ１であれば、磁性材料として、上述した強磁場領域中に位置すると温度が上昇し、弱磁場領域中に位置すると温度低下する性質を有するものが採用される。
また、本実施形態における磁性部材ＭＢは、例えば、磁性材料の粒や粒子状に形成された磁性材料をネット等に収容したものや、磁性材料の粒や粒子状に形成された磁性材料を焼結等により結合した多孔質体などを採用できるが、流体を流すことができかつ流体と磁性材料とが接触する構造を有するものであればよく、とくに限定されない。
また、プレート部１１は円板状に限られず、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間の空間において回転できる形状であればよい。例えば、楕円形や四角形などでもよく、とくに限定されない。
【００２１】
図１〜図３に示すように、磁性部材保持手段１０のプレート部１１は、磁場発生手段５Ａを貫通する上軸部１５によって流体給排手段の高温側流路切換機構２０に連結されており、磁場発生手段５Ｂを貫通する下軸部１６によって流体給排手段の低温側流路切換機構３０に連結されている。
なお、上下の軸部１５，１６は、いずれも磁場発生手段５Ａ，５Ｂに対して回転可能に設けられている。
【００２２】
高温側流路切換機構２０は、ステーＳＴに取り付けられ固定された固定側部材２２と、この固定側部材２２に対してプレート部１１の回転軸ＣＬ周りに回転可能であって前記上軸部１５の軸端（図１〜図３では上端）に連結された回転側部材２１とから構成されている。この高温側流路切換機構２０は、図示しない高温側熱交換部と磁性部材保持手段１０のプレート部１１に保持されている複数の磁性部材ＭＢとを連通するものであり、高温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢを切り換える機能を有している。
具体的には、固定側部材２２に対して回転側部材２１が回転すると、高温側熱交換部から供給される流体が、供給用高温側流体通路を通して、弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに供給されるように接続されるように構成されている。しかも、強磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢから排出される流体が、排出用高温側流体通路を通して、高温側熱交換部に供給されるように接続するように構成されている。
【００２３】
低温側流路切換機構３０は、ステーＳＴに取り付けられ固定された固定側部材３２と、この固定側部材３２に対してプレート部１１の回転軸ＣＬ周りに回転可能であって前記下軸部１６の軸端（図１〜図３では下端）に連結された回転側部材３１とから構成されている。この高温側流路切換機構２０は、図示しない低温側熱交換部と磁性部材保持手段１０のプレート部１１に保持されている複数の磁性部材ＭＢとを連通するものであり、低温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢを切り換える機能を有している。
具体的には、固定側部材３２に対して回転側部材３１が回転すると、低温側熱交換部から供給される流体が、供給用低温側流体通路を通して、強磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに供給されるように接続されるように構成されている。しかも、弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢから排出される流体が、排出用低温側流体通路を通して、低温側熱交換部に供給されるように接続するように構成されている。
【００２４】
なお、特許請求の範囲にいう高温側流体通路は、前記供給用高温側流体通路と前記排出用高温側流体通路とから構成されており、供給用高温側流体通路および排出用高温側流体通路は、各磁性部材ＭＢに対して、それぞれ二系統設けられている。そして、供給用高温側流体通路は、固定側部材２２の流入通路22i、回転側部材２１の流入通路21i、上軸部１５の流入通路15iおよびプレート部１１の高温側供給部12hiから構成されており、排出用高温側流体通路は、固定側部材２２の排出通路22o、回転側部材２１の排出通路21o、上軸部１５の排出通路15oおよびプレート部１１の高温側排出部12hoから構成されている。
一方、特許請求の範囲にいう低温側流体通路は、前記供給用低温側流体通路と前記排出用低温側流体通路とから構成されており、供給用低温側流体通路および排出用低温側流体通路は、各磁性部材ＭＢに対して、それぞれ一系統設けられている。そして、供給用低温側流体通路は、固定側部材３２の流入通路32i、回転側部材３１の流入通路31i、下軸部１６の流入通路16iおよびプレート部１１の低温側供給部12ciから構成されており、排出用低温側流体通路は、固定側部材３２の排出通路32o、回転側部材３１の排出通路31o、下軸部１６の排出通路16oおよびプレート部１１の低温側排出部12coから構成されている。
【００２５】
そして、図１〜図３に示すように、本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材保持手段１０のプレート部１１の回転軸ＣＬと同軸な駆動軸Ｓが設けられている。この駆動軸Ｓの上端には、この駆動軸Ｓを回転させる、例えば、モータ等の駆動手段Ｍを備えている。そして、前述した磁性部材保持手段１０のプレート部１１および軸部１５，１６、高温側流路切換機構２０の回転側部材２１、低温側流路切換機構３０の回転側部材３１は、駆動軸Ｓに連結されている。
このため、駆動手段Ｍを駆動すれば、駆動軸Ｓとともに磁性部材保持手段１０のプレート部１１等を回転させることができるのである。
また、高温側流路切換機構２０の回転側部材２１が回転すれば、回転側部材２１と固定側部材２２との相対的な位置が変化するから、高温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢが切り換えられるのである。
同様に、低温側流路切換機構３０の回転側部材３１が回転すれば、回転側部材３１と固定側部材３２との相対的な位置が変化するから、低温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢが切り換えられるのである。
【００２６】
以上のごとき構成を有する本実施形態のヒートポンプ１における流体の流れを、図２、図３、図１３および図１４に基づいて説明する。
なお、図２において、ヒートポンプ１の中心線ＬＬ（図２および図３では、プレート部１１の回転軸ＣＬと一致する）に対して、右半分は高温側熱交換部に連通されている排出用高温側流体通路が存在する断面であり、左半分は低温側熱交換部に連通されている供給用低温側流体通路が存在する断面である。
また、図３において、ヒートポンプ１の中心線ＬＬに対して、右半分は高温側熱交換部に連通されている供給用高温側流体通路が存在する断面であり、左半分は低温側熱交換部に連通されている排出用低温側流体通路が存在する断面である。
【００２７】
図２において、CIPは、低温側熱交換部から低温側流路切換機構３０に流体を供給するパイプを示している。図示しないポンプ等の流体駆動手段によって流体を流し、このパイプCIPから、流体を供給すると、流体は上述した供給用低温側流体通路を通して、強磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢ（高温磁性部材ＭＢ）に流入する。つまり、流体は、固定側部材３２の流入通路32i、回転側部材３１の流入通路31i、下軸部１６の流入通路16i、プレート部１１の低温側供給部12ciをこの順番で流れて、高温磁性部材ＭＢに供給される（図２、図１３）。
すると、高温磁性部材ＭＢは強磁場領域（一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂの磁場発生部６，７間）に位置しておりその温度が上昇しているので、高温磁性部材ＭＢを通過するときに、流体に熱が供給され、流体の温度が上昇する。
【００２８】
上記高温磁性部材ＭＢを通過した流体は、上述した排出用高温側流体通路と高温側熱交換部に連通されたパイプHOPを介して高温側熱交換部に供給される。つまり、流体は、プレート部１１の高温側排出部12ho、上軸部１５の排出通路15o、回転側部材２１の排出通路21o、固定側部材２２の排出通路22oをこの順番で流れて高温側熱交換部に供給される。
【００２９】
図３に示すように、高温側熱交換部において外部に熱を放出した流体は、パイプHIPから上述した供給用高温側流体通路を通して、弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢ（低温磁性部材ＭＢ）に流入する。つまり、流体は、固定側部材２２の流入通路22i、回転側部材２１の流入通路21i、上軸部１５の流入通路15i、プレート部１１の高温側供給部12hiをこの順番で流れて低温磁性部材ＭＢに供給される（図３、図１４）。
すると、低温磁性部材ＭＢは弱磁場領域に位置しておりその温度が低下しているので、低温磁性部材ＭＢを通過するときに、流体から熱が奪われ、流体の温度が低下する。
【００３０】
低温磁性部材ＭＢを通過した流体は、上述した排出用低温側流体通路と低温側熱交換部に連通されたパイプCOPを介して低温側熱交換部に供給される。つまり、流体は、プレート部１１の低温側排出部12co、下軸部１６の排出通路16o、回転側部材３１の排出通路31o、固定側部材３２の排出通路32oをこの順番で流れて低温側熱交換部に供給され、この低温側熱交換部において、外部の熱を吸収する。
【００３１】
つまり、流体を、低温側熱交換部→供給用低温側流体通路→高温磁性部材ＭＢ→排出用高温側流体通路→高温側熱交換部→供給用高温側流体通路→低温磁性部材ＭＢ→排出用低側流体通路→低温側熱交換部の順（基本サイクル）で流せば、低温側熱交換部において外部から熱を吸収することができるし、高温側熱交換部において外部に対し熱を供給することもできるのである。
【００３２】
ここで、一度流体が流れた磁性部材ＭＢでは、高温磁性部材ＭＢの場合には流体に熱を供給することによって温度が低下し、低温磁性部材ＭＢの場合には流体から熱を吸収して温度が上昇する。
よって、同じ磁性部材ＭＢ（前記高温磁性部材ＭＢ）を強磁場領域中に配置したままとし、同じ磁性部材ＭＢ（前記低温磁性部材ＭＢ）を弱磁場領域中に配置したままとしていると、流体に対し磁性部材ＭＢから供給できる熱や、磁性部材ＭＢが流体から吸収できる熱が少なくなる。すると、上述した基本サイクルで流体を流しても、低温側熱交換部における外部の熱の吸収や、高温側熱交換部における外部への熱の供給ができなくなる。
【００３３】
しかし、本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材保持手段１０のプレート部１１を回転させれば、プレート部１１に保持されている複数の磁性部材ＭＢを、交互に強磁場領域と弱磁場領域に配置することができ、各磁性部材ＭＢに加わる磁場強度を交互に切り換えることができる。言い換えれば、各磁性部材ＭＢについて、強い磁力が加わる状態と、弱い磁力が加わる状態とを交互に切り換えることができるのである。
【００３４】
すると、強磁場領域中に配置されていた状態において低温側熱交換部から流体が供給されていた磁性部材ＭＢ（上述した高温磁性部材ＭＢ、図２の磁性部材ＭＢ）は、プレート部１１の回転に伴って、弱磁場領域中に配置される。つまり、図３の磁性部材ＭＢの状態となるから、印加される磁力が非常に弱くなることによって温度が低下する。このとき、高温側流路切換機構２０を切り換えて、この磁性部材ＭＢに対して高温側熱交換部から流体が供給されるようにすれば、磁性部材ＭＢを通過するときに、流体の熱が吸収される。同時に、低温側流路切換機構３０を切り換えて、磁性部材ＭＢを通した流体が低温側熱交換部に供給されるようにすれば、低温側熱交換部に低温の流体を供給できるから、低温側熱交換部による熱吸収を継続することができる。
【００３５】
逆に、弱磁場領域中に配置されていた状態において高温側熱交換部から流体が供給されていた磁性部材ＭＢ（上述した低温磁性部材ＭＢ、図３の磁性部材ＭＢ）は、プレート部１１の回転に伴って、強磁場領域中に配置される。つまり、図２の磁性部材ＭＢの状態となるから、印加される磁力が非常に強くなることによって温度が上昇する。このとき、高温側流路切換機構２０を切り換えて、この磁性部材ＭＢに対して低温側熱交換部から流体が供給されるようにすれば、磁性部材ＭＢを通過するときに、流体に熱が供給される。同時に、低温側流路切換機構３０を切り換えて、磁性部材ＭＢを通した流体が高温側熱交換部に供給されるようにすれば、高温側熱交換部に高温の流体を供給できるから、高温側熱交換部による熱放出を継続することができるのである。
【００３６】
しかも、本実施形態のヒートポンプ１では、強磁場領域と弱磁場領域とが磁性部材保持手段１０の回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って交互に位置するように配設されているので、磁性部材保持手段１０のプレート部１１を回転させれば、各磁性部材ＭＢを、強磁場領域と弱磁場領域に交互に配置することができる。つまり、弱磁場領域中に配置されていた磁性部材ＭＢの強磁場領域中への移動と、強磁場領域中に配置されていた磁性部材ＭＢを弱磁場領域中への移動とを連続的に行うことができる。
【００３７】
したがって、本実施形態のヒートポンプ１によれば、プレート部１１の回転に合わせて、高温側熱交換部および低温側熱交換部に接続される高温側流体通路および低温側流体通路、言い換えれば、高温側熱交換部および低温側熱交換部に接続される磁性部材ＭＢを切り換えて、常に基本サイクルで流体が流れるようにすれば、高温の流体を連続して高温側熱交換部に供給することができるし、一方、低温の流体を連続して低温側熱交換部に供給することができる。つまり、プレート部１１を連続して回転（例えば、約３０ｒｐｍ）で回転させれば、基本サイクルを維持したまま、高温側熱交換部−低温側熱交換部間において連続して流体を循環させることができるのである。
【００３８】
ところで、各磁性部材ＭＢが配置される領域が強磁場領域と弱磁場領域との間で切り換わるときに、各磁性部材ＭＢ中において流体が流れる方向を逆転させなければならないが、本実施形態のヒートポンプ１では、各部が以下のごとき構成を有しているので、流体が流れる方向が逆転するときでも流体の流れが停止することがない。
以下、上記のごとき作動を実現できる、本実施形態のヒートポンプ１を構成する各部を説明する。
【００３９】
まず、磁性部材保持手段１０を説明する。
図４は磁性部材保持手段１０のプレート部１１の概略説明図であって、（Ａ）は図５（Ａ）のA-O-B断面であり、（Ｂ）は図５（Ａ）のC-C断面である。図５はプレート部１１の本体部１２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【００４０】
図４および図５に示すように、磁性部材保持手段１０のプレート部１１は、円板状の本体部１２と、この本体部１２の上面および下面に取り付けられる蓋状部材１３，１４とから構成されている。
【００４１】
図４（Ａ）および図５（Ａ）に示すように、本体部１２は、その上面に、磁性部材ＭＢを保持する複数の保持溝12aが形成されている。複数の保持溝12aは、本体部１２の中心（プレート部１１の回転軸ＣＬ）を中心とする円弧状に形成されており、円周方向に沿って、同一円周上に等角度間隔で並ぶように配設されている。例えば、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、各保持溝12aを、その中心角θｇが約５０°となるように形成して、円周方向に沿って約６０°間隔で並ぶように配設することができる。なお、保持溝12aの中心角θｇおよび配設する間隔は、上記例に限られず、保持溝12aの数に応じて適宜設定される。
【００４２】
この本体部１２の上面には、複数の高温側供給部12hiが形成されている。この複数の高温側供給部12hiは、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。そして、複数の高温側供給部12hiは、一つの保持溝12aに対して、それぞれ２本の高温側供給部12hiの先端が連通されるように配置されており、その基端（本体部１２の中心側の端部）が本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。
また、本体部１２の上面において、同じ保持溝12aに連通されている２本の高温側供給部12hiの間には、それぞれ低温側供給部12ciが配設されている。この複数の低温側供給部12ciも、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。そして、複数の低温側供給部12ciも、その先端が保持溝12aに連通されるように配置されており、その基端（本体部１２の中心側の端部）が本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。
例えば、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、２本の高温側供給部12hiを両者の挟む角θ１が約４０°となるように形成し、低温側供給部12ciを、２本の高温側供給部12hiの挟む角θ１の２等分線上、つまり、低温側供給部12ciと高温側供給部12hiの挟む角θ２が約２０°となるように形成することができる。なお、２本の高温側供給部12hiの挟む角θ１および、低温側供給部12ciと高温側供給部12hiの挟む角θ２は、上記例に限られず、保持溝12aの中心角θｇおよび保持溝12aを配設する間隔に応じて適宜設定することができる。
なお、複数の低温側供給部12ciの基端は、本体部１２を貫通する貫通孔によって、本体部１２の下面と連通されている。
【００４３】
一方、図５（Ｂ）に示すように、本体部１２の下面には、複数の高温側排出部12hoが形成されている。各高温側排出部12hoは、前記複数の高温側供給部12hiの裏側（前記複数の高温側供給部12hiと対応する位置）に、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。この複数の高温側排出部12hoは、その先端が保持溝12aに連通され、その基端が本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。そして、各高温側排出部12hoの基端（本体部１２の中心側の端部）は、前記高温側供給部12hiの基端よりも本体部１２の中心に近い位置に配設されており、本体部１２を貫通する貫通孔によって、本体部１２の上面と連通されている。
また、本体部１２の下面には、複数の低温側排出部12coが形成されている。この各低温側排出部12coも、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。複数の低温側排出部12coは、その先端が保持溝12aに連通されている。一方、低温側排出部12coの基端は、前記低温側供給部12ciよりも本体部１２の中心から遠い位置に配設されており、本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。そして、各低温側排出部12coは、前記複数の低温側供給部12ciの裏側（前記複数の低温側供給部12ciと対応する位置）、つまり、同じ保持溝12aに連通されている２本の高温側排出部12hoの間に設けられている。
【００４４】
蓋状部材１３，１４は、いずれも本体部１２の上面及び下面に形成されている各溝を外部から液密に保つためのものである。つまり、蓋状部材１３，１４は、本体部１２の上面及び下面にそれぞれ取り付けると、本体部１２の各溝が完全に覆うことができるように形成されているのである。
この蓋状部材１３，１４には、複数の貫通孔が設けられており、この貫通孔を通してのみ本体部１２の各溝が外部と連通されるように構成されている。つまり、蓋状部材１３，１４には、複数の貫通孔を通してのみ、本体部１２の各溝に対して外部から流体の供給排出ができるように構成されている。
具体的には、蓋状部材１３，１４に形成されている複数の貫通孔は、蓋状部材１３であれば、複数の高温側供給部12hiの基端および複数の高温側排出部12hoの基端と連通されている貫通孔と対応する位置に形成されており、蓋状部材１４であれば、複数の低温側供給部12ciの基端と連通されている貫通孔および複数の低温側排出部12coの基端と対応する位置に形成されている。
【００４５】
つぎに、軸部１５，１６について説明する。
図６（Ａ）は一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂの概略側面図であり、（Ｂ）は図１のＶＩＢ−ＶＩＢ断面矢視図であり、（Ｃ）は図１のＶＩＣ−ＶＩＣ断面矢視図である。なお、図１の図１のＶＩＢ−ＶＩＢ断面および、図１のＶＩＣ−ＶＩＣ断面は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ断面および、図１のＣ−Ｃ断面と対応している。
【００４６】
図２、図３および図６に示すように、軸部１５，１６は、いずれも円筒状に形成された軸状の部材である。各軸部は、それぞれその軸方向に沿って貫通する、複数本の供給通路15i，16iおよび、複数本の排出通路15o，16oを備えている。
【００４７】
この上軸部１５における複数本の供給通路15iはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されており、複数本の排出通路15oはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、複数本の供給通路15iおよび複数本の排出通路15oは、その下端の開口部が、前記蓋状部材１３の貫通孔と対応する位置に形成されている。つまり、複数本の供給通路15iの下端の開口部は、複数の高温側供給部12hiの基端と対応する位置に形成されており、複数本の排出通路15oの下端の開口部は、複数の高温側排出部12hoの基端と連通されている貫通孔と対応する位置に形成されている。
具体的には、複数の供給通路15iが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の高温側供給部12hiの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、複数の排出通路15oが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の高温側排出部12hoの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、上軸部１５に設ける各供給通路15iおよび各排出通路15oは、２０°間隔と４０°間隔とが繰り返されるように並んで配設されている。
【００４８】
一方、下軸部１６における複数本の供給通路16iはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されており、複数本の排出通路16oはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、下軸部１６における複数本の供給通路16iおよび複数本の排出通路16oは、その上端の開口部が、前記蓋状部材１４の貫通孔と対応する位置に形成されている。つまり、複数本の供給通路16iの上端の開口部は、複数の低温側供給部12ciの基端と連通されている貫通孔と対応する位置に形成されており、複数本の排出通路16oの上端の開口部は、複数の低温側排出部12coの基端と対応する位置に形成されている。
具体的には、供給通路16iが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の低温側供給部12ciの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、排出通路16oが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の低温側排出部12coの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、下軸部１６に設ける各供給通路16iおよび各排出通路16oは、６０°間隔となるように配設されている。
【００４９】
本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材保持手段１０が以上のごとき構成を有しているから、上軸部１５の供給通路15iから流体を供給すれば、この供給通路15iと連通されている高温側供給部12hi、この高温側供給部12hiの先端が連通されている保持溝12a内の磁性部材ＭＢ、この保持溝12aに先端が連通されている低温側排出部12co、この低温側排出部12coと連通されている下軸部１６の排出通路16oの順で流体を流すことができる（図１４参照）。
【００５０】
一方、下軸部１６の供給通路16iから流体を供給すれば、この供給通路16iと連通されている低温側供給部12ci、この低温側供給部12ciの先端が連通されている保持溝12a内の磁性部材ＭＢ、この保持溝12aに先端が連通されている高温側排出部12ho、この高温側排出部12hoと連通されている上軸部１５の排出通路15oの順で流体を流すことができる（図１３参照）。
【００５１】
ここで、本実施形態のヒートポンプ１では、上述したように、磁性部材ＭＢに対して、高温の流体は高温側供給部12hiから供給されて低温側排出部12coから排出されるが（図３、図１４参照）、高温側供給部12hiが磁性部材ＭＢの両端部にそれぞれ位置しており、低温側排出部12coが磁性部材ＭＢの中央部に位置している。このため、磁性部材ＭＢ中において、高温の流体は両端部から中央に向かって流れるので、両端部が高温、中央部が低温の温度勾配を磁性部材ＭＢ中に形成させることができる。
一方、磁性部材ＭＢに対して、低温の流体は低温側供給部12ciから供給されて高温側排出部12hoから排出されるが（図２、図１３参照）、低温側排出部12coが磁性部材ＭＢの中央部に位置しており、高温側供給部12hiが磁性部材ＭＢの両端部にそれぞれ位置している。このため、磁性部材ＭＢ中において、低温の流体は、上述した高温の流体とは逆に、中央から両端部に向かって流体が流れるので、この場合も、両端部が高温、中央部が低温の温度勾配を磁性部材ＭＢ中に形成させることができる。
つまり、磁性部材ＭＢに対して高温の流体が供給されるとき（強磁場領域中に位置しているとき）と、磁性部材ＭＢに対して低温の流体が供給されるとき（弱磁場領域中に位置しているとき）とでは、磁性部材ＭＢ中における液体の流れる方向を逆転させることができる。
よって、本実施形態のヒートポンプ１では、同一の磁性部材ＭＢ中に形成される温度勾配を大きくすることができるので、磁気熱量効果を効果的に発揮させることができる。
【００５２】
また、プレート部１１が上記のごとき構成であるから、同一の磁性部材ＭＢにおいて、流体の流れる流路を２本、つまり、中央と一方の端部間の流路および中央と他方の端部間の流路を有することになる。すると、磁性部材ＭＢに対する流体の供給を完全に停止させなくても、磁性部材ＭＢ内における流体の流れる方向を逆転させることができる。つまり、高温の流体と低温の流体とが別々の流路を流れるように構成すれば、両流体を同時に加熱冷却しても両流体が混ざり合うことがないし、同一の磁性部材ＭＢに対して両流体を同時に供給して両流体を同時に加熱冷却できるから、熱交換効率を向上させることができる。
【００５３】
さらに、プレート部１１が上記のごとき構成であるから、高温側供給部12hiから低温側排出部12coまでの距離、および、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoまでの距離がいずれも短くなる。具体的には、磁性部材ＭＢ中において、流体は、保持溝12aの長さの約半分程度の流路を流れるだけである。すると、磁性部材ＭＢ中における流体の流路が短くなるので、磁性部材ＭＢ中を流体が流れるときの抵抗を減少でき、液体を流すための動力を小さくすることができる。
【００５４】
また、本実施形態のヒートポンプ１では、上述したように、高温の流体は弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに流入し、低温の流体は弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに流入するようになっている。すると、異なる磁性部材ＭＢにおける流路間において、流体の流れが不均一になり、熱交換効率が変動する可能性がある。
しかし、磁性部材ＭＢ中を流体が流れるときの抵抗がすくないので、異なる磁性部材ＭＢにおける流路間において、均一な流れを確保しやすくなるから、熱交換効率を安定させることができる。
【００５５】
そして、磁性部材ＭＢにおける流路抵抗に起因するロスが少なくなり、このロスに起因して生じる発熱も低減できるから、かかる発熱によって弱磁場領域中の磁性部材ＭＢの温度が上昇することを防ぐことができる。
【００５６】
さらに、磁性部材ＭＢに対して流体を供給する高温側供給部12hiおよび低温側供給部12ciがいずれも本体部１２の上面に形成されており、一方、磁性部材ＭＢから流体を排出する高温側排出部12hoおよび低温側供給部12coはいずれも本体部１２の下面に形成されている。よって、磁性部材ＭＢには、常に、その上部から流体が供給されて下部から排出されることになるので、磁性部材ＭＢに供給された流体は、磁性部材ＭＢの上部から下部に移動しながら、高温側供給部12hiから低温側供給部12coに向かって、または、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoに向かって流れる。すると、磁性部材ＭＢにおいて、流体と接触しない箇所を少なくでき、流体と接触する磁性部材ＭＢの面積を大きくできるので、両者の接触状況を良好にすることができ、両者間の熱交換効率を高くすることができる。
【００５７】
なお、図１３および図１４では、磁性部材ＭＢの上部側面から流体が流入するように構成されているが、磁性部材ＭＢの上面から流体が流入するように構成してもよい。
また、図１３および図１４では、磁性部材ＭＢの底面から流体が流出するように構成されているが、磁性部材ＭＢの下部側面から流体が流出するように構成してもよい。
【００５８】
つぎに、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂを説明する。
図６に示すように、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、互いに対向する面間に間隔を空けた状態で配設されており、図示しないステーなどによってその相対的な位置が固定されている。
各磁場発生手段５Ａ，５Ｂには、一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁場が形成されるように構成された磁場発生部６，７を備えている。
なお、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂには、その中心を貫通するように軸部１５，１６が配設される貫通孔５ｈを備えており、この貫通孔５ｈ内で軸部１５，１６が回転できるようになっている。
【００５９】
磁場発生部６は、上方の磁場発生手段５Ａから下方の磁場発生手段５Ｂに向かう磁場を発生させるように形成されたものであり、上方の磁場発生手段５Ａに保持された上側磁場発生部６Ａと、下方の磁場発生手段５Ｂに保持された下側磁場発生部６Ｂとを備えている。各磁場発生部６Ａ，６Ｂは、いずれも磁性部材保持手段１０のプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円弧状に形成されている。そして、各磁場発生部６Ａ，６Ｂは、その半径Ｒａ（回転軸ＣＬから磁場発生部６Ａ，６Ｂの中心線までの距離、図２９参照）が、プレート部１１の本体部１２に形成されている保持溝12aの半径Ｒｂ（回転軸ＣＬから保持溝12aの中心線までの距離、図５参照）とほぼ同じ長さとなるように形成されている。
【００６０】
なお、磁場発生部６Ａ，６Ｂの大きさ（幅）はとくに限定されないが、磁場発生部６Ａ，６Ｂの内径（回転軸ＣＬから磁場発生部６Ａ，６Ｂの内端縁までの距離）が、保持溝12aの内径（回転軸ＣＬから保持溝12aの内端縁までの距離）の約９０〜１００％となるよう形成するのが好ましい。また、同様に、磁場発生部６Ａ，６Ｂの外径（回転軸ＣＬから磁場発生部６Ａ，６Ｂの外端縁までの距離）が、保持溝12aの外径（回転軸ＣＬから保持溝12aの外端縁までの距離）の約１００〜１１０％となるよう形成するのが好ましい。
また、各磁場発生部６Ａ，６Ｂを設ける範囲（回転軸ＣＬ周りの角度）は、本体部１２の保持溝12aを設ける範囲、言い換えれば、磁性部材ＭＢを設ける範囲に応じて適宜設定できる。例えば、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であて保持溝12aの中心各θｇが約５０°であるような場合には、各磁場発生部６Ａ，６Ｂの最小角度θ３が約６０°、最大角度θ４が約９０°とすることができる。大まかに言えば、磁場発生部６Ａ，６Ｂが存在する角度と他の部分の角度の比が、約１：２となるようにすることができる（図２９）。
【００６１】
磁場発生部７は、下方の磁場発生手段５Ｂから上方の磁場発生手段５Ａに向かう磁場を発生させるように形成されたものであり、上方の磁場発生手段５Ａに保持された上側磁場発生部７Ａと、下方の磁場発生手段５Ｂに保持された下側磁場発生部７Ｂとを備えている。各磁場発生部７Ａ，７Ｂは、磁場発生部６Ｂ，６Ａと実質同様の構成であり、いずれも磁性部材保持手段１０のプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円弧状に形成されており、その半径が、プレート部１１の本体部１２に形成されている保持溝12aの半径とほぼ同じ長さとなるように形成されている。
【００６２】
上記のごとき構造であるから、プレート部１１を回転させたときに、保持溝12aに保持されている磁性部材ＭＢは、磁場発生部６，７間によって形成されている磁場（強磁場領域）に沿って、円周方向に移動することになる。このため、プレート部１１を回転させても、磁場発生部６，７と磁性部材ＭＢとの相対的な位置、つまり、プレート部１１の半径方向における相対的な位置は変化しない。よって、強磁場領域中を磁性部材ＭＢが移動するときに、磁性部材ＭＢに印加される磁場の強度の変動を抑制することができる。
【００６３】
また、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、磁場発生部６，７を構成要素とするハルバッハ回路によって磁場を形成すれる構成としてもよい。具体的には、図６に示すように、磁場発生部６Ａおよび磁場発生部７Ｂの周囲に、この磁場発生部６Ａ，６Ｂおよび磁場発生部７Ａ，７Ｂの磁化方向と垂直な磁化方向（図６（Ｂ）、（Ｃ）における矢印の方向）を有する磁石が配置する。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間および磁場発生部７Ａ，７Ｂ間に発生する磁界を強くすることができる。
しかも、かかる構成とした場合、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間および磁場発生部７Ａ，７Ｂ間の周囲の磁界も弱くできるから、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間の空間とその周囲の空間との境界において磁場の強さを急激に変えることができる（図３０参照）。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間に配置されたときにおける磁性部材ＭＢの温度上昇、および、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間から離脱したときにおける磁性部材ＭＢの温度下降を大きくすることができるから、各磁性部材ＭＢと流体との間の熱交換効率を高くすることができる。
【００６４】
また、図２９（Ａ）に示すように、磁場発生部６Ａを挟む２つの磁石は、それそれ一塊の磁石によって形成してもよいが、この場合には、各磁石の磁化方向を一方向（図２９（Ａ）の矢印の方向）にしか設定できない。しかし、磁場発生部６Ａを挟む２つの磁石を、それぞれ複数の小さい磁石（磁石ブロック）を組み合わせて形成すれば、各磁石ブロックについてそれぞれ磁化方向を設定することができる。例えば、図２９（Ｂ）に示すように、複数の磁石ブロックを、磁場発生部６Ａの内端、外端に沿って配設し、各磁石ブロックの磁化方向を磁場発生部６Ａの中心（回転軸ＣＬ）に向かう方向とする。すると、磁場発生部６Ａから磁場発生部６Ｂに放出される磁力線密度を大きくすることができる。
同様に、磁場発生部７Ａを挟む２つの磁石を、複数の磁石ブロックで形成し、各磁石ブロックの磁化方向を磁場発生部７Ａの中心（回転軸ＣＬ）に向かう方向とすると、磁場発生部７Ａに入る磁力線密度を大きくすることができる。
そして、磁場発生部６Ｂ，７Ｂを挟む磁石についても同様の構成とすれば、磁場発生部６Ａ，７Ａから放出される磁力線密度が大きくなり、しかも、磁場発生部６Ｂ，７Ａに入る磁力線密度も大きくできる。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間、および、磁場発生部７Ａ，７Ｂ間の磁場強度を非常に強くでき、しかも、磁場強度の強い範囲を狭くすることができる。言い換えれば、磁場発生部６，７の位置と、磁場発生部６，７か外れた位置との間における磁場強度の変化を急激なものとすることができる。
【００６５】
なお、図６（Ａ）に示すように、磁場発生部６，７間をヨークＹで連結するようにすれば、ヨークＹを通って、磁場発生部６，７を循環する磁場（図６（Ａ）における矢印）が形成される。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間および磁場発生部７Ａ，７Ｂ間に形成される磁場強度がさらに強くなり、また、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間の空間とその周囲の空間との境界において磁場の強さをさらに急激に変えることができる。
また、循環する磁場は、磁場発生部６，７を循環する磁場に限られず、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間を循環する磁場、磁場発生部７Ａ，７Ｂ間を循環する磁場をそれぞれ独立して形成するようにしてもよい。例えば、Ｃ型ブロックなどによって磁場発生部６Ａ，６Ｂを連結して磁場発生部６Ａ，６Ｂ間を循環する磁場を形成してもよい。
【００６６】
つぎに、高温側流路切換機構２０および低温側流路切換機構３０を説明する。
【００６７】
まず、高温側流路切換機構２０を説明する。
図７は高温側流路切換機構２０の回転側部材２１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。図８は高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。図９は（Ａ）は図８（Ａ）のIXA−IXA断面矢視図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）のIXB−IXB断面矢視図である。
【００６８】
高温側流路切換機構２０は、回転側部材２１と固定側部材２２とから構成されている。
回転側部材２１は、その下端が磁性部材保持手段１０の前記上軸部１５の軸端に連結されており、キーなどによって軸Ｓとの回転が固定されている。
図７に示すように、この回転側部材２１には、その上下を貫通する複数の貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、流入通路21iおよび排出通路21oが形成されている。各流入通路21iおよび各排出通路21oは、それぞれプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、流入通路21iは、前記上軸部１５に設けられている流入通路15iと対応する位置に形成されており、排出通路21oは、前記上軸部１５に設けられている排出通路15oと対応する位置に形成されている。
具体的には、流入通路21iが配設されている円周の半径が、前記上軸部１５の供給通路15iが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、排出通路21oが配設されている円周の半径が、前記上軸部１５の排出通路15oが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、回転側部材２１設ける各流入通路21iおよび各排出通路21oは、２０°間隔と４０°間隔とが繰り返されるように並んで配設されている。
【００６９】
固定側部材２２は、ステーＳＴに取り付けられて固定されており、回転側部材２１が回転しても回転しないように設けられている。
図８および図９に示すように、固定側部材２２には、その上下を貫通する４つの貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、２つの流入通路22iおよび２つの排出通路22oが形成されている。なお、２つの流入通路22iおよび２つの排出通路22oは、回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って、等角度間隔（本実施形態では９０°間隔）で交互に配設されている。
各排出通路22oおよび各流入通路22iは、その上端がそれぞれパイプHOP，HIPが接続される排出口22OP、流入口22IPとなっている。一方、各排出通路22oおよび各流入通路22iの下端は、いずれもプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円周に沿って円弧状に形成された長孔である排出溝22OG、流入溝22IGになっている。この排出溝22OG、流入溝22IGは、いずれも同じ中心角を有する円弧状に形成されている。例えば、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、排出溝22OG、流入溝22IGは、いずれも中心角が５０°となるように形成することができる。
そして、流入溝22IGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材２１の流入通路21iから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。また、排出溝22OGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材２１の排出通路21oから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。
【００７０】
以上のごとき構成であるので、回転側部材２１が上軸部１５とともに回転すると、回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oのうち、固定側部材２２の流入通路22i、排出通路22oと連通される流入通路21iおよび排出通路21oが変化する。つまり、回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oのうち、その上端が流入溝22IG、排出溝22OGと重なりあう位置に配置されたものが固定側部材２２の流入通路22i、排出通路22o流入通路22iと連通され、高温側熱交換部と連通されるのである。
しかも、回転側部材２１が軸部１５とともに回転すれば、自動的に高温側熱交換部と連通される回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oが切り替わる。言い換えれば、固定側部材２２に形成する流入溝22IG、排出溝22OGの形状と、回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oとの相対的な位置を調整しておけば、自動的に高温側熱交換部と連通される磁性部材ＭＢが切り替わるので、流体を供給する流路を切り換えるタイミングの制御を行わなくてもよく、装置の制御が容易になる。そして、特別な制御機器が不要となるので、装置を小型化することもできる。
【００７１】
つぎに、低温側流路切換機構３０を説明する。
図１０は低温側流路切換機構３０の回転側部材３１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。図１１は低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。図１２（Ａ）は図１１（Ａ）のXIIA−XIIA断面矢視図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）のXIIB−XIIB断面矢視図である。
【００７２】
回転側部材３１は、その上端が磁性部材保持手段１０の前記下軸部１６の軸端に連結されており、キーなどによって軸Ｓとの回転が固定されている。
図１０に示すように、この回転側部材３１には、その上下を貫通する複数の貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、流入通路31iおよび排出通路31oが形成されている。流入通路31iおよび排出通路31oは、それぞれプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、流入通路31iは、前記下軸部１６に設けられている流入通路16iと対応する位置に形成されており、排出通路31oは、前記下軸部１６に設けられている排出通路16oと対応する位置に形成されている。
具体的には、流入通路31iが配設されている円周の半径が、前記下軸部１６に設ける供給通路16iが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、排出通路31oが配設されている円周の半径が、前記下軸部１６に設ける排出通路15oが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、回転側部材３１に設ける各流入通路31iおよび各排出通路31oは、６０°間隔となるように配設されている。
【００７３】
固定側部材３２は、ステーＳＴに取り付けられて固定されており、回転側部材３１が回転しても回転しないように設けられている。
図１１および図１２に示すように、固定側部材３２には、その上下を貫通する４つの貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、２つの流入通路32iおよび２つの排出通路32o形成されている。なお、２つの流入通路32iおよび２つの排出通路32oは、回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って、等角度間隔（本実施形態では９０°間隔）で交互に配設されている。
各排出通路32oおよび各流入通路32iは、その下端がそれぞれパイプCOP，CIPが接続される排出口32OP、流入口32IPとなっている。一方、各排出通路32oおよび各流入通路32iの上端は、いずれもプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円周に沿って円弧状に形成された長孔である排出溝32OG、流入溝32IGになっている。この排出溝32OG、流入溝32IGは、いずれも同じ中心角を有する円弧状に形成されている。例えば、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、排出溝32OG、流入溝32IGは、いずれも中心角が９０°となるように形成することができる。
そして、流入溝32IGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材３１の流入通路31iから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。また、排出溝32OGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材３１の排出通路31oから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。
【００７４】
以上のごとき構成であるので、回転側部材３１が下軸部１６とともに回転すると、回転側部材３１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oのうち、固定側部材３２の流入通路32i、排出通路32oと連通される流入通路31iおよび排出通路31oが変化する。つまり、回転側部材３１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oのうち、その上端が流入溝32IG、排出溝32OGと重なりあう位置に配置されたものが固定側部材３２の流入通路32i、排出通路32o流入通路32iと連通され、低温側熱交換部と連通されるのである。
しかも、回転側部材３１が下軸部１６とともに回転すれば、自動的に低温側熱交換部と連通される回転側部材３１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oが切り替わる。言い換えれば、固定側部材３２に形成する流入溝32IG、排出溝32OGの形状と、回転側部材２１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oとの相対的な位置を調整しておけば、自動的に低温側熱交換部と連通される磁性部材ＭＢが切り替わるので、流体を供給する流路を切り換えるタイミングの制御を行わなくてもよく、装置の制御が容易になる。そして、特別な制御機器が不要となるので、装置を小型化することもできる。
【００７５】
なお、高温側流路切換機構２０および低温側流路切換機構３０は、両者が、以下の関係となるように相対的な位置が調整されている。
高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の流入溝22IGは、上軸部１５の流入通路15iを介して、常に少なくとも２つの弱磁場領域に位置する磁性部材ＭＢ（低温磁性部材ＭＢ）と連通されているので、低温側流路切換機構３０は、固定側部材３２の排出溝32OGが、この低温磁性部材ＭＢに連通されている下軸部１６の排出通路16oと連通するように調整されている。
しかも、上記状態のときに、低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の流入溝32IGは、下軸部１６の流入通路16iを介して、常に少なくとも強磁場領域に位置する磁性部材ＭＢ（高温磁性部材ＭＢ）と連通されように調整されており、かつ、高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の排出溝22OGは、高温磁性部材ＭＢと連通されている上軸部１５の排出通路15oと連通されるように調整されている。
つまり、高温側流路切換機構２０および低温側流路切換機構３０は、高温側熱交換部から低温側熱交換部まで連続した流路であって、高温磁性部材ＭＢと低温磁性部材ＭＢとを通過する流路が形成されるように相対的な位置が調整されているのである。
【００７６】
上述した高温側熱交換部から低温側熱交換部まで連続する流路の例を、図１３、図１４を用いて説明する。
なお、図１３では、低温側熱交換部から高温側熱交換部への流体の流れのみを示しており、図１４では、高温側熱交換部から低温側熱交換部への流体の流れのみを示している。
【００７７】
図１３（Ｃ）に示すように、低温側熱交換部から供給される流体は、固定側部材３２に形成する流入溝32IGと重なっている回転側部材３１の流入通路31i（黒く塗りつぶしている部分）に流入する。すると、この流体は、下軸部１６の流入通路16iを通ってプレート部１１の低温側供給部12ciに流入する（図１３（Ｂ））。
低温側供給部12ciに流入した流体は、磁性部材ＭＢに流入し、この磁性部材ＭＢ（前記低温磁性部材ＭＢ）内を、この磁性部材ＭＢに連通されている高温側排出部12hoに向かって流れる（図１３（Ａ））。
ついで、高温側排出部12hoに流入した流体は、上軸部１５の排出通路15oに流入する。このとき、この排出通路15oと連通されている回転側部材２１の排出通路21o（黒く塗りつぶしている部分）は、固定側部材２２の排出溝22OGと重なるように調整されているので、流体は高温側熱交換部に供給される。
【００７８】
一方、図１４（Ａ）に示すように、高温側熱交換部から供給される流体は、固定側部材２２に形成する流入溝22IGと重なっている回転側部材２１の流入通路21i（黒く塗りつぶしている部分）に流入する。すると、この流体は、上軸部１５の流入通路15iを通ってプレート部１１の高温側供給部12hiに流入する（図１４（Ｂ））。
高温側供給部12hiに流入した流体は、磁性部材ＭＢ（前記高温磁性部材ＭＢ）に流入し、この磁性部材ＭＢ内を、この磁性部材ＭＢに連通されている低温側排出部12coに向かって流れる（図１４（Ｃ））。
ついで、低温側排出部12coに流入した流体は、下軸部１６の排出通路16oに流入する。このとき、この排出通路16oと連通されている回転側部材３１の排出通路31o（黒く塗りつぶしている部分）は、固定側部材３２の排出溝32OGと重なるように調整されているので、流体は高温側熱交換部に供給される。
【００７９】
つぎに、プレート部１１の回転に伴う流路の変化を、図１５〜図２５および図３０に基づいて説明する。
図１５〜図１９、図２１〜図２５では、プレート部１１が時計回りに回転した状態を１０度毎に示したものであるが、図２０と図２１では、図１９および図２０の状態からそれぞれ５度回転した状態を示している。また、図１５〜図２５における左右方向が、磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ（図２９（Ａ）参照）と一致しており、図１５では、磁性部材ＭＢ１の中心が中心軸ＭＣＬ上に位置している状態である。
【００８０】
図３０において、横軸は、図１５〜図２５における左右方向（つまり、磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ）をＸ軸、上下方向をＹ軸とした場合において、Ｘ軸から時計回りに回転した角度を示しており、縦軸は、強磁場領域における磁場強度の最大値を１００％とした場合における相対的な磁場強度を示している。
また、図３０において、網掛けをしている期間は磁性部材ＭＢに高温の流体が流れている期間を示しており、網掛けをしてない期間は磁性部材ＭＢに低温の流体が流れている期間を示している。上記期間は、磁性部材ＭＢ１の中心が磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ上に位置している状態から回転させたときにおけるその回転角度に対応させている。具体的には、図３０において、-４５°〜４５°期間は網掛けされているが、これは、磁性部材ＭＢ１の中心が磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ上に位置している状態から、プレート部１１が−４５°〜４５°回転する間は、磁性部材ＭＢに高温の流体が流れていることを示している。
【００８１】
なお、以下では、磁性部材保持手段１０のプレート部１１が、保持溝12a（中心各θｇが約５０°）を６箇所有し、２本の高温側供給部12hiを両者の挟む角θ１が約４０°、低温側供給部12ciと高温側供給部12hiの挟む角θ２が約２０°となるように形成されており、各磁場発生部６，７の最小角度θ３が約６０°、最大角度θ４が約９０°である場合を例示している。
また、プレート部１１とともに回転する部材に形成されている各流路は、全て回転対称に形成されているので、以下では、磁性部材ＭＢ１のみに着目して、流路の変化および流体の流れを説明する。
【００８２】
図１５では、磁性部材ＭＢ１は、磁場発生部７が形成する磁場（以下、単に磁場という）の中心に配置されている。つまり、磁性部材ＭＢ１の中心が０°と一致しているので、磁性部材ＭＢ１全体が強磁場領域に位置している状態である。
このため、磁性部材ＭＢ１には、低温側熱交換部から低温側供給部12ciに流体が供給され、磁性部材ＭＢ１内には、低温側供給部12ciから一対の高温側排出部12hoに流体が流れる２つの流路が形成される。つまり、この状態では、磁性部材ＭＢ１内全体で流体を加熱しているのである。
【００８３】
図１６に示すように、図１５の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は全体が磁場内に配置されているものの、その端部が磁場形成部７の端縁近傍に位置するようになる。
図３０に示すように、Ｘ軸方向（左右方向）から３０°以上の領域では、強磁場領域における磁場強度の最大値に対して、２０％〜８０％程度の磁場強度の領域（以下、遷移磁場領域という）となるが、図１６の状態では、磁性部材ＭＢ１の端部の約５°程度がこの遷移磁場領域に配置される。
このため、磁性部材ＭＢ１には、引き続き低温側熱交換部から低温側供給部12ciに流体が供給されているものの、磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が形成される。つまり、磁性部材ＭＢ１において、磁場が弱くなっている遷移磁場領域に位置する部分には、低温側熱交換部からの流体が流れないようになる。
【００８４】
図１７に示すように、図１６の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、磁場の中心側と反対側に位置するその端部は弱磁場領域に位置するようになり、この端部と磁性部材ＭＢ１の中心の間の大部分が遷移磁場領域に位置する。
しかし、磁性部材ＭＢ１の中心と磁場の中心側に位置する端部との間の部分は、全体が強磁場領域に位置する。
このため、磁性部材ＭＢ１には、図１６と同様に、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が形成される。
【００８５】
図１８に示すように、図１７の状態からさらに１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１の中心が、強磁場領域と遷移磁場領域のほぼ境界に位置する。
しかし、磁性部材ＭＢ１の中央部から磁場の中心側に位置する端部間における流路となる部分は、ほぼ全体が強磁場領域に位置する。つまり、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoの間に位置する部分は強磁場領域に位置した状態に保たれる。
このため、磁性部材ＭＢ１では、図１６、図１７と同様に、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が形成される。
【００８６】
図１９に示すように、図１８の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１の中心も遷移磁場領域に配置される。しかし、磁性部材ＭＢ１の中央部から磁場の中心側に位置する端部間における流路となる部分は、大部分が強磁場領域に位置する。
このため、磁性部材ＭＢ１では、図１８と同様に、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が維持される。
【００８７】
図２０に示すように、図１９の状態から５度回転すると、磁性部材ＭＢ１の中央部が弱磁場領域に位置するようになる。そして、磁性部材ＭＢ１において、その中央部と磁場の中心側に位置する端部間の部分は、一部が遷移磁場領域に配置され、一部が強磁場領域に配置される。この場合、上記部分での熱交換効率は低下する。
すると、磁性部材ＭＢ１の低温側供給部12ciと連通する下軸部１６の流入通路16iと、低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の流入溝32IGとの重なりが少なくなる。同様に、高温側排出部12hoと連通する上軸部１５の排出通路15oと高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の排出溝22OGとの重なりも少なくなる。そして、低温側熱交換部から供給される流体は、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoへの流体の流れは維持されるものの、その流量が少なくなる。
一方、磁性部材ＭＢ１は、これまで高温側熱交換部とは連通されていなかったが、図２０の状態になると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiと連通する上軸部１５の流入通路15iと、高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の流入溝22IGとが重なりあうようになる。そして、低温側排出部12coと連通する下軸部１５の排出通路16oと低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の排出溝32OGとが重なりあうようになる。すると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が形成される。
つまり、磁性部材ＭＢ１において、遷移磁場領域および強磁場領域中に位置する部分には、低温側熱交換部から供給される流体が流れる流路が形成され、弱磁場領域中に位置する部分には、高温側熱交換部から供給される流体が流れる流路が形成される。ただし、図２０の状態では、高温側供給部12hiと低温側排出部12coとの間の圧力差、および、低温側供給部12ciと高温側排出部12hoとの間の圧力差は、いずれも小さいので、遷移磁場領域および強磁場領域中に位置する部分に流れる流体の流量、および、弱磁場領域中に位置する部分に流れる流体の流量はいずれも少ない。
【００８８】
図２１に示すように、図２０の状態からさらに５度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、全体が遷移磁場領域または弱磁場領域中に位置するようになる。
すると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiと連通する上軸部１５の流入通路15iと、高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の流入溝22IGとが完全に重なるようになる。同様に、低温側排出部12coと連通する下軸部１５の排出通路16oと低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の排出溝32OGも完全に重なるようになる。すると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が維持され、その流量が多くなる。
一方、磁性部材ＭＢ１の低温側供給部12ciと連通する下軸部１６の流入通路16iと、低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の流入溝32IGとの重なりがなくなる。同様に、高温側排出部12hoと連通する上軸部１５の排出通路15oと高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の排出溝22OGとの重なりもなくなる。すると、磁性部材ＭＢ１には、低温側熱交換部から流体が供給されなくなり、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoへの流体の流れは無くなり、遷移磁場領域中に位置する領域には流体が流れない状態となる。
つまり、図１９の状態から図２１の状態に移るときに、磁性部材ＭＢ１に供給される流体は、低温側熱交換部から供給される流体から、高温側熱交換部から供給される流体へと切り換わるのである。
【００８９】
図２２に示すように、図２１の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、その端部がわずかに遷移磁場領域内に位置するが、弱磁場領域に位置する状態となる。この状態でも、磁性部材ＭＢ１では、弱磁場領域中に位置しない高温側供給部12hiに対してのみ高温側熱交換部から流体が供給され、一方の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が形成される。つまり、磁性部材ＭＢ１では、弱磁場領域内に位置する部分では高温側熱交換部からの流体が流れるが、遷移磁場領域内に位置する部分には流体が流れない状態となる。
【００９０】
図２３に示すように、図２２の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、全体が弱磁場領域内に位置するようになっているが、この状態でも、図２２で流体が供給されていた高温側供給部12hiに対してのみ高温側熱交換部から流体が供給される。つまり、磁性部材ＭＢ２内には、一方の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路のみが形成された状態が維持される。
【００９１】
図２４に示すように、図２３の状態から１０度回転しても、図２４と同様に、磁性部材ＭＢ１には、一方の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路のみが形成された状態が維持される。
【００９２】
図２５は、図２４の状態から１０度回転した状態で、言い換えれば、図１５の状態から９０度回転した状態である。この状態となると、一対の高温側供給部12hiの両方に高温側熱交換部から流体が供給される状態となり、一対の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が形成される。つまり、磁性部材ＭＢ１全体に高温側熱交換部から供給される流体が流れる流路が形成されるのである。
【００９３】
そして、図２５の状態から回転を進めた場合には、図２５の状態から図１５の状態に向かって逆回転させた場合と実質同様の流路の変化が生じる。
【００９４】
ここで、図１５の状態から図２５の状態までプレート部１１を回転させたときに、磁性部材ＭＢ１中において、低温側熱交換部から供給される流体の流路が形成されている時間と、高温側熱交換部から供給される流体の流路が形成されている時間は等しい（図３０参照）。言い換えれば、図１５の状態から図２０の状態に変化するためにプレート部１１が回転する角度（45度）は、図２０の状態から図２５の状態に変化するためにプレート部１１が回転する角度（45度）と同じである。しかも、これらの期間中において、磁性部材ＭＢ１全体に流路が形成されるのは、それぞれ図１５、図２５の状態近傍の角度だけであり、あとの期間は、いずれも場合も磁性部材ＭＢ１の半分の領域でのみ流体が流れる流路が形成されている。
したがって、プレート部１１を回転させたときに、同じ磁性部材ＭＢ中において、高温側熱交換部から供給される流体が流れる時間およびそのときの流量と、低温側熱交換部から供給される流体が流れる時間およびそのときの流量とは、ほぼ同じになる。すると、高温流体が磁性部材ＭＢに供給する熱量と、低温流体に磁性部材ＭＢが供給する熱量とはほぼ同じになるから、熱交換を効率的に行うことができる。
【００９５】
しかも、図１６〜図２０に示すように、高温側熱交換部から流体が供給されている同一磁性部材ＭＢ中では、強磁場領域に位置する部分を通過する流体の流量が、遷移磁場領域または弱磁場領域に位置する部分を通過する前記流体の流量よりも多くなるように、各流路切換機構２０，３０が切り換わっている。
また、図２１や図２２に示すように、低温側熱交換部から流体が供給されている同一磁性部材ＭＢ中では、遷移磁場領域に位置する部分を通過する流体の流量が、弱磁場領域に位置する部分を通過する流体の流量よりも少なくなるように、各流路切換機構２０，３０が切り換わっている。
つまり、本実施形態のヒートポンプ１では、各流路切換機構２０，３０は、高温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材ＭＢ中では冷却効果の高い領域に多くの流体を供給し、低温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材ＭＢ中では加熱効果の高い領域に多くの流体を供給しているので、磁気熱量効果を有効に活用することができるのである。
【００９６】
そして、図２０に示すように、本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材ＭＢに供給される流体が流体が切り換わるときでも、同じ磁性部材ＭＢ中に、高温側熱交換部から供給される流体と、低温側熱交換部から供給される流体とを同時に流している。
このため、磁性部材ＭＢ中に供給される流体が切り換わる場合でも、磁性部材ＭＢが全く熱交換に寄与しない状況が発生することを防ぐことができる。
しかも、一つの磁性部材ＭＢに連通された２本の高温側供給部12hiの間に低温側排出部12coが位置し、２本の高温側排出部12hoの間に低温側供給部12ciが配設されている。そして、高温側供給部12hiから低温側排出部12coに向かって流体が流れる流路と、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoに向かって流体が流れる流路が同じ位置とならないように、各流路切換機構２０，３０が切り換わる。つまり、同じ磁性部材ＭＢ中に高温流体と低温流体とを流しても両流体の干渉が生じないから、熱交換効率が低下することも防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のヒートポンプは、ノンフロン型冷凍空調装置のうち、ＣＯ２を冷媒とする装置（７ｋｗ程度以下）に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本実施形態のヒートポンプ１の概略側面図である。
【図２】本実施形態のヒートポンプ１における一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間から磁性部材ＭＢが離脱している状態の概略説明図であって、右半分に高温側熱交換部に連通されている排出用高温側流体通路が存在する断面、左半分に低温側熱交換部に連通されている供給用低温側流体通路が存在する断面を表した図である。
【図３】本実施形態のヒートポンプ１における一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間に磁性部材ＭＢが配置されている状態の概略説明図であって、右半分に高温側熱交換部に連通されている供給用高温側流体通路が存在する断面、左半分に低温側熱交換部に連通されている排出用低温側流体通路が存在する断面を表した図である。
【図４】磁性部材保持手段１０のプレート部１１の概略説明図であって、（Ａ）は図５（Ａ）のA-O-B断面であり、（Ｂ）は図５（Ａ）のC-C断面である。
【図５】プレート部１１の本体部１２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【図６】（Ａ）は一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂの概略側面図であり、（Ｂ）は図１のＶＩＢ−ＶＩＢ断面矢視図であり、（Ｃ）は図１のＶＩＣ−ＶＩＣ断面矢視図である。
【図７】高温側流路切換機構２０の回転側部材２１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図８】高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【図９】（Ａ）は図８（Ａ）のIXA−IXA断面矢視図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）のIXB−IXB断面矢視図である。
【図１０】低温側流路切換機構３０の回転側部材３１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図１１】低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１（Ａ）のXIIA−XIIA断面矢視図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）のXIIB−XIIB断面矢視図である。
【図１３】低温側熱交換部から高温側熱交換部への流体の流れを説明した図であり、（Ａ）はプレート部１１の上面側の流れの概略説明図であり、（Ｂ）は右半分に（Ａ）のＢＲ断面、左半分に（Ａ）のＢＬ断面を表した図であり、（Ｃ）はプレート部１１の下面側の流れの概略説明図である。
【図１４】高温側熱交換部から低温側熱交換部への流体の流れを説明した図であり、（Ａ）はプレート部１１の上面側の流れの概略説明図であり、（Ｂ）は右半分に（Ａ）のＢＲ断面、左半分に（Ａ）のＢＬ断面を表した図であり、（Ｃ）はプレート部１１の下面側の流れの概略説明図である。る。
【図１５】プレート部１１の磁性部材ＭＢ内における流体の流路を示した図である。
【図１６】図１５の状態からプレート部１１が１０度回転した状態における流路を示した図である。
【図１７】図１５の状態からプレート部１１が２０度回転した状態における流路を示した図である。
【図１８】図１５の状態からプレート部１１が３０度回転した状態における流路を示した図である。
【図１９】図１５の状態からプレート部１１が４０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２０】図１５の状態からプレート部１１が４５度回転した状態における流路を示した図である。
【図２１】図１５の状態からプレート部１１が５０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２２】図１５の状態からプレート部１１が６０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２３】図１５の状態からプレート部１１が７０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２４】図１５の状態からプレート部１１が８０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２５】図１５の状態からプレート部１１が９０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２６】従来の磁気熱量効果を利用した冷凍装置の概略説明図である。
【図２７】従来の磁気熱量効果を利用した冷凍装置の概略説明図である。
【図２８】従来の磁気熱量効果を利用した冷凍装置の概略説明図である。
【図２９】（Ａ）は磁場発生手段５Ａの概略説明図であり、（Ｂ）は他の実施形態の磁場発生手段５Ａの概略説明図である。
【図３０】磁場発生部６，７の最小角度θ３が約６０°、最大角度θ４が約９０°の場合における、回転軸ＣＬを中心とする半径Ｒａの円周に沿った磁場強度の分布と、プレート部１１の回転に伴って同一磁性部材ＭＢに流れる流体の変化を示した図である。
【符号の説明】
【００９９】
１ ヒートポンプ
５ 磁場発生手段
６ 磁場発生部
７ 磁場発生部
１０ 磁性部材保持手段
２０ 高温側流路切換機構
３０ 低温側流路切換機構
ＭＢ 磁性部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気熱量効果応用ヒートポンプに関する。
従来、冷凍空調分野では、冷媒としてフロンガス（特定フロンガスや指定フロンガス）が使用されていたが、かかる特定フロンガスや指定フロンガスはオゾン層を破壊することから、製造禁止や規制がなされた。そこで、特定フロンガスや指定フロンガスに代えて、冷凍・空調分野では代替フロンが使用され広く普及しているが、代替フロンは京都議定書で温室効果ガスに指定されており、温暖化防止を防ぐ上ではその使用およびその排出削減が不可欠となっている。そこで、上記のごとき特定フロンガスや指定フロンガス、代替フロン等の環境に対して影響が大きい冷媒を使用しない冷凍・空調技術として、磁気熱量効果を利用した技術が注目されている。
本発明は、冷凍空調や蓄冷・蓄熱、低温−高温度間の熱移送等に使用できる、磁気熱量効果を利用した磁気熱量効果応用ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気熱量効果を利用した冷凍装置として、能動型磁気冷凍装置（ＡＭＲ）が開発されている。このＡＭＲは、（１）磁性材料に磁場を印加する、（２）冷媒を低温側から高温側に流して高温側に熱を移送する、（３）磁性材料の磁場を消磁する、（４）冷媒を高温側から低温側に流して低温側に熱を移送する、ことを基本サイクルとして構成されている。
【０００３】
特許文献１には、磁場発生手段を水平面内で回転させて磁性材料（磁気作業物質）に印加される磁力を変化させるように構成された装置が開示されている。
【０００４】
図２６に示すように、特許文献１の装置では、ケーシング121に固定された複数の磁気作業物質106が同一円周上に配設されており、この複数の磁気作業物質106を挟むように、垂直な軸122で支持された一対の回転板119が配設されている。この一対の回転板119には、その周上に、複数の磁気作業物質106を挟むように複数の永久磁石120が取着されている。
また、前記複数の磁気作業物質106には、流体（冷媒）を磁気作業物質106に供給する配管110が連通されており、配管110は被冷却体を冷却するための冷却器112および排熱熱交換器115に接続されている。つまり、冷却器112、複数の磁気作業物質106、排熱熱交換器115および配管110によって閉ループが形成されている。また、排熱熱交換器115と磁気作業物質106との間には、流体を配管110に供給する循環器114と、閉ループ内を流れる液体の方向を反転させる流路切換え弁113が設けられている。
このため、回転板119を回転させれば、各磁気作業物質106を、永久磁石120間の磁力の強い領域と磁力の弱い領域との間で移動させることができる。すると、閉ループ内を流れる液体の方向を、各永久磁石120が移動するタイミングに合わせて切り換えれば、磁気作業物質106から冷却器112に供給される流体の温度を冷凍能力とバランスする温度まで低下させることができる。
【０００５】
しかるに、特許文献１の装置では、回転板119の回転を停止した状態で液体を流して熱交換を行い、熱交換の終了後回転板119を回転させて永久磁石120を所定の位置まで移動させ、所定の位置まで移動すると回転板119の回転を停止し、回転板119の回転を停止した状態で液体を流す方向を反転させて熱交換を行う、というサイクルを繰返すので、連続して熱交換を行うことができない。
しかも、複数の磁気作業物質106が配管110によって直列に連結されているので、閉ループ内を流れる液体の方向を反転させた場合、閉ループ内の液体を全て逆方向に移動させることになる。すると、反転したときに冷却器112と排熱熱交換器115との間の配管110内に存在する液体は、反転前に磁気作業物質106から供給された熱をそのまま磁気作業物質106に返すことになり、また、反転前に磁気作業物質106に供給した熱がそのまま磁気作業物質106から供給されることになる。つまり、液体の方向を反転したときに冷却器112と排熱熱交換器115との間の配管110内に存在する液体は、全く熱移送に寄与しないことになる。
まとめれば、特許文献１の装置は、連続して熱交換を行うことができない上、一回の熱交換でも無駄が非常に多いので、冷却効率が非常に悪いのである。
しかも、回転板119が回転するタイミングと流路切換え弁113を切換えるタイミングを制御しなければならないので、装置が複雑大型化してしまう。
【０００６】
特許文献２には、磁性材料を水平面内で回転させて、磁場発生手段が形成する磁場内に進入離脱させることにより磁性材料に加わる磁力を変化させるように構成された装置が開示されている。
【０００７】
図２７および図２８に示すように、特許文献２には、中心軸の周りで回転するように取り付けられた磁熱効果を示す材料からなる複数のベッド222を有するリング221と、ベッド222に対して熱伝達流体を供給排出するコンジット227と、ベッド222に対して磁界を印加するマグネット229と、コンジット227から熱伝達流体が供給されるホット熱交換器234およびコールド熱交換器238とを備えた装置が開示されている。
この装置では、リング221を中心軸周りに回転させると、複数のベッド222に対して加わる磁力を変化させることができるように構成されている。また、コンジット227と各ベッド222のホット端ｈ及びコールド端ｃとの間に分配バルブ224が設けられており、リング221が回転するときに、熱伝達流体が、印加されている磁力が弱いベッド222からコールド熱交換器238、印加されている磁力が強いベッド222、ホット熱交換器234、印加されている磁力が弱いベッド222の順に流れるように自動的にスイッチングするようになっている。
このため、リング221を回転させれば、各ベッド222において、印加されている磁力が強い状態と印加されている磁力が弱い状態とが繰り返されるので、分配バルブ224によって、熱伝達流体が流れる方向が各ベッド222に対して印加されている磁力が切り替わるタイミングに合わせて切り換わるので、コールド熱交換器238に供給される熱伝達流体の温度を低下させることができる。
しかも、分配バルブ224によって流路が自動的にスイッチングされるので、特許文献１の装置のように、流路を切り換えるタイミングの制御を行わなくてもよく、装置の制御が容易になるという利点がある。
【０００８】
さらに、コールド熱交換器238は、ベッド222のコールド端ｃに対してコンジット227によって接続されており、ホット熱交換器234は、ベッド222のホット端ｈに対してコンジット227によって接蔵されている。しかも、ベッド222のコールド端ｃでは、コールド熱交換器238から熱伝達流体が流入するポートｃｉと、コールド熱交換器238に向かって熱伝達流体が流出するポートｃｏとが別々に設けられ、かつ、各ポートが別々のコンジット227に連通されている。同様に、ベッド222のホット端ｈでは、ホット熱交換器234から熱伝達流体が流入するポートｈｉと、ホット熱交換器234に向かって熱伝達流体が流出するポートｈｏとが別々に設けられ、かつ、各ポートが別々のコンジット227に連通されている。
このため、各コンジット227内において流体が流る方向は一方向に保持され、各コンジット227内において熱伝達流体が流れる方向が逆転することがないので、特許文献１の装置に比べて、熱移送の無駄を少なくできるという利点もある。
【０００９】
ところで、特許文献２の装置では、リング221を回転させているので、ベッド222とマグネット229の相対的な位置関係によっては同じベッド222内でも磁場の状態が異なる部分が発生する。例えば、同じベッド222内でも印加されている磁力が弱い部分と印加されている磁力が強い部分が形成されてしまう可能性があり、かかる状態になると、位置によって熱伝達流体とベッド222との間の熱伝達状況が変化してしまい、その影響でベッド222から排出される熱伝達流体の温度が時間変動する可能性がある。
かかる問題を防ぐために、特許文献２の装置では、リング221の円周方向に沿ったマグネット229の長さをリング221の円周方向に沿ったベッド222の長さよりもかなり長く（ベッド222の長さの約２倍）して、同じベッド222内における磁場の分布を抑えている。
しかし、かかる構成とすれば、ベッド222において、強い磁力が印加されているにもかかわらず熱伝達流体が流されない部分ができるので、磁気熱量効果を有効に利用できない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１０６９９９号
【特許文献２】特表２００４−５０６１６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑み、装置の高効率化、小型化、安全性向上が図られつつ、しかも、ノンフロン型で、磁性材料の磁気熱量効果を有効に活用することができる磁気熱量効果応用ヒートポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、磁性材料の磁気熱量効果を利用して流体を加熱冷却し、該流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、間隔を空けて配設された一対の磁場発生手段と、前記一対の磁場発生手段間の空間に配設され、該一対の磁場発生手段間の空間において回転可能に設けられた、前記磁性材料からなる磁性部材を保持する前記磁性部材保持手段と、該磁性部材保持手段に保持された前記磁性部材に対して、前記流体を供給排出する流体給排手段とを備えており、前記磁性部材保持手段は、複数の前記磁性部材を、前記磁性部材保持手段の回転に伴って前記一対の磁場発生手段間の空間に進入離脱する位置であって、該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円周方向に沿って並ぶように保持しており、前記流体給排手段は、前記高温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の高温側流体通路と、前記低温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の低温側流体通路とを有する流体通路と、前記高温側熱交換部と前記高温側流体通路との間の連通遮断を切り換える高温側流路切換機構と、前記低温側熱交換部と前記低温側流体通路との間の連通遮断を切り換える低温側流路切換機構とを有する流路切換機構と、を備えており、前記流路切換機構は、同一磁性部材において、前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている時間と、前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている時間とが等しくなるように、各熱交換部と各磁性部材とを連通する前記流体通路を切り換えるものであることを特徴とする。
第２発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１発明において、前記流路切換機構は、前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも少なく、前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも多くなるように、各熱交換部と連通する前記流体通路を切り替えるものであることを特徴とする。
第３発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１または第２発明において、各高温側流体通路は、前記高温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する一対の高温側供給部および、該磁性部材から前記高温側熱交換器に対して前記流体を排出する一対の高温側排出部を有しており、各低温側流体通路は、前記一対の高温側供給部間に配設された、前記磁性部材から前記低温側熱交換器に対して前記流体を排出する低温側排出部と、前記一対の高温側排出部間に配設された、前記低温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する低温側供給部とを備えていることを特徴とする。
第４発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１、第２または第３発明において、前記複数の高温側流体通路は、各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられており、前記複数の低側流体通路は、各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられていることを特徴とする。
第５発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１、第２、第３または第４発明において、前記複数の磁性部材は、該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、前記一対の磁場発生手段は、両者の間に、一の磁場発生手段から他の磁場発生手段に向かう磁場が形成されており、該磁場を形成する磁場形成部は、前記磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、その半径は、前記磁性部材の半径と等距離となるように形成されていることを特徴とする。
第６発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、第１、第２、第３、第４または第５発明において、前記一対の磁場発生手段は、前記磁場形成部を２箇所備えており、一方の磁場形成部は、一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、他方の磁場形成部は、他方の磁場発生手段から一方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、該２つの磁場形成部は、両者を循環する磁場が形成されるように配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、磁性部材保持手段を回転させれば、一対の磁場発生手段から各磁性部材に印加する磁場強度を変化させることができるので、この回転に合わせて、各磁性部材と接続される高温側流体通路および低温側流体通路を切り換える。つまり、強い磁場の領域に位置する磁性部材を通って低温側熱交換部から高温側熱交換部に流体が流れ、弱い磁場の領域に位置する磁性部材を通って高温側熱交換部から低温側熱交換部に流体が流れるように、流路切換機構によって、各磁性部材と接続される低温側流体通路および高温側流体通路を切り換える。すると、高温の流体を連続して高温側熱交換部に供給することができ、一方、低温の流体を連続して低温側熱交換部に供給することができる。しかも、流路切替機構は、同一磁性部材において、高温側熱交換部から流体が供給されている時間と低温側熱交換部から流体が供給されている時間とが等しくなるように、各熱交換部と各磁性部材とを連通する流体通路を切り換えるから、熱交換を効率的に行うことができる。
第２発明によれば、流路切換機構は、高温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材中では冷却効果の高い領域に多くの流体を供給し、低温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材中では加熱効果の高い領域に多くの流体を供給しているので、磁気熱量効果を有効に活用することができる。
第３発明によれば、磁性部材中において、高温側供給部から低温側排出部までの距離、および、低温側供給部から高温側排出部までの距離がいずれも短くなる。すると、各磁性部材中を液体が流れる抵抗を減少できるため、液体を流すための動力を小さくすることができるし、抵抗ロスで生じる発熱を低減できる。また、各磁性部材間に流れる流体の流路間の流れを、均一な流れとすることができる。そして、磁場強度の強弱に対応して磁性部材中における液体の流れる方向が逆転しても、各方向に流す両者の流体が混入することなく、しかも短期間で熱交換を行うことができる。
第４発明によれば、各磁性部材の上部に流体を供給して下部から排出するので、磁性部材全体と流体との接触状況を良好にすることができるから、各磁性部材と流体との間の熱交換効率を高くすることができる。
第５発明によれば、磁性部材保持手段の半径方向における磁場形成手段と磁性部材との相対的な位置の変化が変化しないので、磁性部材保持手段の回転に起因して、磁性部材に印加される磁場の状態が変化することを抑えることができる。
第６発明によれば、一対の磁場発生手段間に形成される磁場強度が強くなり、また、磁場形成部と他の部分との間における磁場を急激に変化させることができるから、磁性部材の温度変化を大きくでき、各磁性部材と流体との間の熱交換効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の磁気熱量効果応用ヒートポンプは、磁性材料の磁気熱量効果を利用して流体（例えば、エタノール水溶液等の冷媒）を加熱冷却し、この流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、装置の高効率化、小型化、安全性向上が図られつつ、しかも、ノンフロン型で、磁性材料の磁気熱量効果を有効に活用することができるようにしたことに特徴を有している。
【００１５】
まず、図１〜図３に基づいて、本実施形態の磁気熱量効果応用ヒートポンプ（以下、単にヒートポンプ１という）を説明する。なお、図２および図３において、符合ＣＬは後述する磁性部材保持手段１０の回転軸を示しており、この回転軸ＣＬはヒートポンプ１の中心軸ＬＬと一致している。
【００１６】
本実施形態のヒートポンプ１は、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂと、複数の磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０と、この磁性部材保持手段１０に保持された複数の磁性部材ＭＢに対して流体を供給排出する流体給排手段と、高温側熱交換部および低温側熱交換部から構成されている。
【００１７】
なお、本実施形態のヒートポンプ１において、高温側熱交換部は、流体の熱を外部に放出することができるもの（例えば、蓄熱装置に利用する機器等）であればよく、低温側熱交換部は、外部の熱を吸収して流体に供給することができるもの（例えば、冷凍機に利用する機器等）であればよく、特に限定されない。
また、熱交換媒体となる流体はとくに限定されないが、水や不凍液等の温室効果の低い液体が好ましい。
【００１８】
図１および図２において、符号５Ａ，５Ｂはそれぞれ磁場発生手段を示している。この上下一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、互いに対向する面同士が間隔を空けた状態となるように配設されており、図示しないステーなどによってその相対的な位置が固定されている。
この一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、２箇所の磁場発生部６，７によって両者の間の空間に一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁場が形成されるように構成されている（図６参照）。この磁場発生部６，７は、ヒートポンプ１の中心軸ＬＬを中心とする円周方向に沿って、２箇所の磁場強度が強い領域（磁場発生部６，７間の領域）と、２箇所の磁場強度が弱い領域（磁場発生部６，７の無い領域）とが交互に形成されるように配設されている。
なお、上述した磁場強度の強い領域とは、磁場発生部６，７間に形成される最大磁場強度の２０％以上の磁場強度を有する領域を意味しており、以下では、この領域を強磁場領域という。また、上述した磁場強度の弱い領域とは、磁場発生部６，７間に形成される最大磁場強度の２０％以下の磁場強度しかない領域を意味しており、以下では、弱磁場領域という。
【００１９】
この一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間の空間には、磁性部材保持手段１０のプレート部１１が、この空間内で回転できるように配設されている。このプレート部１１は、円板状に形成されており、例えば、La(FexSi1-x)１３HY等の磁気熱量効果を有する磁性材料からなる磁性部材ＭＢを複数保持している。そして、磁性部材ＭＢは、プレート部１１が回転軸ＣＬ周りに回転すると、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間の空間に形成されている強磁場領域に対して進入離脱する位置に配設されている。
そして、磁性部材ＭＢは、２箇所の強磁場領域にはそれぞれ少なくとも一つの磁性部材ＭＢが位置し、２箇所の弱磁場領域にもそれぞれ少なくとも一つの磁性部材ＭＢが位置するように、プレート部１１に配設されている。具体的には、複数の磁性部材ＭＢは、プレート部１１の回転に伴って前記強磁場領域に進入離脱する位置であって、プレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って並ぶように配設されている。
【００２０】
なお、磁気熱量効果を有する磁性材料とは、断熱条件で磁場が印加されると温度が上昇し、断熱条件で消磁される（または、磁場が弱くなる）と温度が低下するような現象を生じる材料である。本実施形態のヒートポンプ１であれば、磁性材料として、上述した強磁場領域中に位置すると温度が上昇し、弱磁場領域中に位置すると温度低下する性質を有するものが採用される。
また、本実施形態における磁性部材ＭＢは、例えば、磁性材料の粒や粒子状に形成された磁性材料をネット等に収容したものや、磁性材料の粒や粒子状に形成された磁性材料を焼結等により結合した多孔質体などを採用できるが、流体を流すことができかつ流体と磁性材料とが接触する構造を有するものであればよく、とくに限定されない。
また、プレート部１１は円板状に限られず、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間の空間において回転できる形状であればよい。例えば、楕円形や四角形などでもよく、とくに限定されない。
【００２１】
図１〜図３に示すように、磁性部材保持手段１０のプレート部１１は、磁場発生手段５Ａを貫通する上軸部１５によって流体給排手段の高温側流路切換機構２０に連結されており、磁場発生手段５Ｂを貫通する下軸部１６によって流体給排手段の低温側流路切換機構３０に連結されている。
なお、上下の軸部１５，１６は、いずれも磁場発生手段５Ａ，５Ｂに対して回転可能に設けられている。
【００２２】
高温側流路切換機構２０は、ステーＳＴに取り付けられ固定された固定側部材２２と、この固定側部材２２に対してプレート部１１の回転軸ＣＬ周りに回転可能であって前記上軸部１５の軸端（図１〜図３では上端）に連結された回転側部材２１とから構成されている。この高温側流路切換機構２０は、図示しない高温側熱交換部と磁性部材保持手段１０のプレート部１１に保持されている複数の磁性部材ＭＢとを連通するものであり、高温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢを切り換える機能を有している。
具体的には、固定側部材２２に対して回転側部材２１が回転すると、高温側熱交換部から供給される流体が、供給用高温側流体通路を通して、弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに供給されるように接続されるように構成されている。しかも、強磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢから排出される流体が、排出用高温側流体通路を通して、高温側熱交換部に供給されるように接続するように構成されている。
【００２３】
低温側流路切換機構３０は、ステーＳＴに取り付けられ固定された固定側部材３２と、この固定側部材３２に対してプレート部１１の回転軸ＣＬ周りに回転可能であって前記下軸部１６の軸端（図１〜図３では下端）に連結された回転側部材３１とから構成されている。この高温側流路切換機構２０は、図示しない低温側熱交換部と磁性部材保持手段１０のプレート部１１に保持されている複数の磁性部材ＭＢとを連通するものであり、低温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢを切り換える機能を有している。
具体的には、固定側部材３２に対して回転側部材３１が回転すると、低温側熱交換部から供給される流体が、供給用低温側流体通路を通して、強磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに供給されるように接続されるように構成されている。しかも、弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢから排出される流体が、排出用低温側流体通路を通して、低温側熱交換部に供給されるように接続するように構成されている。
【００２４】
なお、特許請求の範囲にいう高温側流体通路は、前記供給用高温側流体通路と前記排出用高温側流体通路とから構成されており、供給用高温側流体通路および排出用高温側流体通路は、各磁性部材ＭＢに対して、それぞれ二系統設けられている。そして、供給用高温側流体通路は、固定側部材２２の流入通路22i、回転側部材２１の流入通路21i、上軸部１５の流入通路15iおよびプレート部１１の高温側供給部12hiから構成されており、排出用高温側流体通路は、固定側部材２２の排出通路22o、回転側部材２１の排出通路21o、上軸部１５の排出通路15oおよびプレート部１１の高温側排出部12hoから構成されている。
一方、特許請求の範囲にいう低温側流体通路は、前記供給用低温側流体通路と前記排出用低温側流体通路とから構成されており、供給用低温側流体通路および排出用低温側流体通路は、各磁性部材ＭＢに対して、それぞれ一系統設けられている。そして、供給用低温側流体通路は、固定側部材３２の流入通路32i、回転側部材３１の流入通路31i、下軸部１６の流入通路16iおよびプレート部１１の低温側供給部12ciから構成されており、排出用低温側流体通路は、固定側部材３２の排出通路32o、回転側部材３１の排出通路31o、下軸部１６の排出通路16oおよびプレート部１１の低温側排出部12coから構成されている。
【００２５】
そして、図１〜図３に示すように、本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材保持手段１０のプレート部１１の回転軸ＣＬと同軸な駆動軸Ｓが設けられている。この駆動軸Ｓの上端には、この駆動軸Ｓを回転させる、例えば、モータ等の駆動手段Ｍを備えている。そして、前述した磁性部材保持手段１０のプレート部１１および軸部１５，１６、高温側流路切換機構２０の回転側部材２１、低温側流路切換機構３０の回転側部材３１は、駆動軸Ｓに連結されている。
このため、駆動手段Ｍを駆動すれば、駆動軸Ｓとともに磁性部材保持手段１０のプレート部１１等を回転させることができるのである。
また、高温側流路切換機構２０の回転側部材２１が回転すれば、回転側部材２１と固定側部材２２との相対的な位置が変化するから、高温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢが切り換えられるのである。
同様に、低温側流路切換機構３０の回転側部材３１が回転すれば、回転側部材３１と固定側部材３２との相対的な位置が変化するから、低温側熱交換部と連通させる磁性部材ＭＢが切り換えられるのである。
【００２６】
以上のごとき構成を有する本実施形態のヒートポンプ１における流体の流れを、図２、図３、図１３および図１４に基づいて説明する。
なお、図２において、ヒートポンプ１の中心線ＬＬ（図２および図３では、プレート部１１の回転軸ＣＬと一致する）に対して、右半分は高温側熱交換部に連通されている排出用高温側流体通路が存在する断面であり、左半分は低温側熱交換部に連通されている供給用低温側流体通路が存在する断面である。
また、図３において、ヒートポンプ１の中心線ＬＬに対して、右半分は高温側熱交換部に連通されている供給用高温側流体通路が存在する断面であり、左半分は低温側熱交換部に連通されている排出用低温側流体通路が存在する断面である。
【００２７】
図２において、CIPは、低温側熱交換部から低温側流路切換機構３０に流体を供給するパイプを示している。図示しないポンプ等の流体駆動手段によって流体を流し、このパイプCIPから、流体を供給すると、流体は上述した供給用低温側流体通路を通して、強磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢ（高温磁性部材ＭＢ）に流入する。つまり、流体は、固定側部材３２の流入通路32i、回転側部材３１の流入通路31i、下軸部１６の流入通路16i、プレート部１１の低温側供給部12ciをこの順番で流れて、高温磁性部材ＭＢに供給される（図２、図１３）。
すると、高温磁性部材ＭＢは強磁場領域（一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂの磁場発生部６，７間）に位置しておりその温度が上昇しているので、高温磁性部材ＭＢを通過するときに、流体に熱が供給され、流体の温度が上昇する。
【００２８】
上記高温磁性部材ＭＢを通過した流体は、上述した排出用高温側流体通路と高温側熱交換部に連通されたパイプHOPを介して高温側熱交換部に供給される。つまり、流体は、プレート部１１の高温側排出部12ho、上軸部１５の排出通路15o、回転側部材２１の排出通路21o、固定側部材２２の排出通路22oをこの順番で流れて高温側熱交換部に供給される。
【００２９】
図３に示すように、高温側熱交換部において外部に熱を放出した流体は、パイプHIPから上述した供給用高温側流体通路を通して、弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢ（低温磁性部材ＭＢ）に流入する。つまり、流体は、固定側部材２２の流入通路22i、回転側部材２１の流入通路21i、上軸部１５の流入通路15i、プレート部１１の高温側供給部12hiをこの順番で流れて低温磁性部材ＭＢに供給される（図３、図１４）。
すると、低温磁性部材ＭＢは弱磁場領域に位置しておりその温度が低下しているので、低温磁性部材ＭＢを通過するときに、流体から熱が奪われ、流体の温度が低下する。
【００３０】
低温磁性部材ＭＢを通過した流体は、上述した排出用低温側流体通路と低温側熱交換部に連通されたパイプCOPを介して低温側熱交換部に供給される。つまり、流体は、プレート部１１の低温側排出部12co、下軸部１６の排出通路16o、回転側部材３１の排出通路31o、固定側部材３２の排出通路32oをこの順番で流れて低温側熱交換部に供給され、この低温側熱交換部において、外部の熱を吸収する。
【００３１】
つまり、流体を、低温側熱交換部→供給用低温側流体通路→高温磁性部材ＭＢ→排出用高温側流体通路→高温側熱交換部→供給用高温側流体通路→低温磁性部材ＭＢ→排出用低側流体通路→低温側熱交換部の順（基本サイクル）で流せば、低温側熱交換部において外部から熱を吸収することができるし、高温側熱交換部において外部に対し熱を供給することもできるのである。
【００３２】
ここで、一度流体が流れた磁性部材ＭＢでは、高温磁性部材ＭＢの場合には流体に熱を供給することによって温度が低下し、低温磁性部材ＭＢの場合には流体から熱を吸収して温度が上昇する。
よって、同じ磁性部材ＭＢ（前記高温磁性部材ＭＢ）を強磁場領域中に配置したままとし、同じ磁性部材ＭＢ（前記低温磁性部材ＭＢ）を弱磁場領域中に配置したままとしていると、流体に対し磁性部材ＭＢから供給できる熱や、磁性部材ＭＢが流体から吸収できる熱が少なくなる。すると、上述した基本サイクルで流体を流しても、低温側熱交換部における外部の熱の吸収や、高温側熱交換部における外部への熱の供給ができなくなる。
【００３３】
しかし、本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材保持手段１０のプレート部１１を回転させれば、プレート部１１に保持されている複数の磁性部材ＭＢを、交互に強磁場領域と弱磁場領域に配置することができ、各磁性部材ＭＢに加わる磁場強度を交互に切り換えることができる。言い換えれば、各磁性部材ＭＢについて、強い磁力が加わる状態と、弱い磁力が加わる状態とを交互に切り換えることができるのである。
【００３４】
すると、強磁場領域中に配置されていた状態において低温側熱交換部から流体が供給されていた磁性部材ＭＢ（上述した高温磁性部材ＭＢ、図２の磁性部材ＭＢ）は、プレート部１１の回転に伴って、弱磁場領域中に配置される。つまり、図３の磁性部材ＭＢの状態となるから、印加される磁力が非常に弱くなることによって温度が低下する。このとき、高温側流路切換機構２０を切り換えて、この磁性部材ＭＢに対して高温側熱交換部から流体が供給されるようにすれば、磁性部材ＭＢを通過するときに、流体の熱が吸収される。同時に、低温側流路切換機構３０を切り換えて、磁性部材ＭＢを通した流体が低温側熱交換部に供給されるようにすれば、低温側熱交換部に低温の流体を供給できるから、低温側熱交換部による熱吸収を継続することができる。
【００３５】
逆に、弱磁場領域中に配置されていた状態において高温側熱交換部から流体が供給されていた磁性部材ＭＢ（上述した低温磁性部材ＭＢ、図３の磁性部材ＭＢ）は、プレート部１１の回転に伴って、強磁場領域中に配置される。つまり、図２の磁性部材ＭＢの状態となるから、印加される磁力が非常に強くなることによって温度が上昇する。このとき、高温側流路切換機構２０を切り換えて、この磁性部材ＭＢに対して低温側熱交換部から流体が供給されるようにすれば、磁性部材ＭＢを通過するときに、流体に熱が供給される。同時に、低温側流路切換機構３０を切り換えて、磁性部材ＭＢを通した流体が高温側熱交換部に供給されるようにすれば、高温側熱交換部に高温の流体を供給できるから、高温側熱交換部による熱放出を継続することができるのである。
【００３６】
しかも、本実施形態のヒートポンプ１では、強磁場領域と弱磁場領域とが磁性部材保持手段１０の回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って交互に位置するように配設されているので、磁性部材保持手段１０のプレート部１１を回転させれば、各磁性部材ＭＢを、強磁場領域と弱磁場領域に交互に配置することができる。つまり、弱磁場領域中に配置されていた磁性部材ＭＢの強磁場領域中への移動と、強磁場領域中に配置されていた磁性部材ＭＢを弱磁場領域中への移動とを連続的に行うことができる。
【００３７】
したがって、本実施形態のヒートポンプ１によれば、プレート部１１の回転に合わせて、高温側熱交換部および低温側熱交換部に接続される高温側流体通路および低温側流体通路、言い換えれば、高温側熱交換部および低温側熱交換部に接続される磁性部材ＭＢを切り換えて、常に基本サイクルで流体が流れるようにすれば、高温の流体を連続して高温側熱交換部に供給することができるし、一方、低温の流体を連続して低温側熱交換部に供給することができる。つまり、プレート部１１を連続して回転（例えば、約３０ｒｐｍ）で回転させれば、基本サイクルを維持したまま、高温側熱交換部−低温側熱交換部間において連続して流体を循環させることができるのである。
【００３８】
ところで、各磁性部材ＭＢが配置される領域が強磁場領域と弱磁場領域との間で切り換わるときに、各磁性部材ＭＢ中において流体が流れる方向を逆転させなければならないが、本実施形態のヒートポンプ１では、各部が以下のごとき構成を有しているので、流体が流れる方向が逆転するときでも流体の流れが停止することがない。
以下、上記のごとき作動を実現できる、本実施形態のヒートポンプ１を構成する各部を説明する。
【００３９】
まず、磁性部材保持手段１０を説明する。
図４は磁性部材保持手段１０のプレート部１１の概略説明図であって、（Ａ）は図５（Ａ）のA-O-B断面であり、（Ｂ）は図５（Ａ）のC-C断面である。図５はプレート部１１の本体部１２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【００４０】
図４および図５に示すように、磁性部材保持手段１０のプレート部１１は、円板状の本体部１２と、この本体部１２の上面および下面に取り付けられる蓋状部材１３，１４とから構成されている。
【００４１】
図４（Ａ）および図５（Ａ）に示すように、本体部１２は、その上面に、磁性部材ＭＢを保持する複数の保持溝12aが形成されている。複数の保持溝12aは、本体部１２の中心（プレート部１１の回転軸ＣＬ）を中心とする円弧状に形成されており、円周方向に沿って、同一円周上に等角度間隔で並ぶように配設されている。例えば、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、各保持溝12aを、その中心角θｇが約５０°となるように形成して、円周方向に沿って約６０°間隔で並ぶように配設することができる。なお、保持溝12aの中心角θｇおよび配設する間隔は、上記例に限られず、保持溝12aの数に応じて適宜設定される。
【００４２】
この本体部１２の上面には、複数の高温側供給部12hiが形成されている。この複数の高温側供給部12hiは、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。そして、複数の高温側供給部12hiは、一つの保持溝12aに対して、それぞれ２本の高温側供給部12hiの先端が連通されるように配置されており、その基端（本体部１２の中心側の端部）が本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。
また、本体部１２の上面において、同じ保持溝12aに連通されている２本の高温側供給部12hiの間には、それぞれ低温側供給部12ciが配設されている。この複数の低温側供給部12ciも、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。そして、複数の低温側供給部12ciも、その先端が保持溝12aに連通されるように配置されており、その基端（本体部１２の中心側の端部）が本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。
例えば、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、２本の高温側供給部12hiを両者の挟む角θ１が約４０°となるように形成し、低温側供給部12ciを、２本の高温側供給部12hiの挟む角θ１の２等分線上、つまり、低温側供給部12ciと高温側供給部12hiの挟む角θ２が約２０°となるように形成することができる。なお、２本の高温側供給部12hiの挟む角θ１および、低温側供給部12ciと高温側供給部12hiの挟む角θ２は、上記例に限られず、保持溝12aの中心角θｇおよび保持溝12aを配設する間隔に応じて適宜設定することができる。
なお、複数の低温側供給部12ciの基端は、本体部１２を貫通する貫通孔によって、本体部１２の下面と連通されている。
【００４３】
一方、図５（Ｂ）に示すように、本体部１２の下面には、複数の高温側排出部12hoが形成されている。各高温側排出部12hoは、前記複数の高温側供給部12hiの裏側（前記複数の高温側供給部12hiと対応する位置）に、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。この複数の高温側排出部12hoは、その先端が保持溝12aに連通され、その基端が本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。そして、各高温側排出部12hoの基端（本体部１２の中心側の端部）は、前記高温側供給部12hiの基端よりも本体部１２の中心に近い位置に配設されており、本体部１２を貫通する貫通孔によって、本体部１２の上面と連通されている。
また、本体部１２の下面には、複数の低温側排出部12coが形成されている。この各低温側排出部12coも、本体部１２の中心から保持溝12aに向けて放射状に配設された溝である。複数の低温側排出部12coは、その先端が保持溝12aに連通されている。一方、低温側排出部12coの基端は、前記低温側供給部12ciよりも本体部１２の中心から遠い位置に配設されており、本体部１２の中心を中心とする同一円周上に位置するように形成されている。そして、各低温側排出部12coは、前記複数の低温側供給部12ciの裏側（前記複数の低温側供給部12ciと対応する位置）、つまり、同じ保持溝12aに連通されている２本の高温側排出部12hoの間に設けられている。
【００４４】
蓋状部材１３，１４は、いずれも本体部１２の上面及び下面に形成されている各溝を外部から液密に保つためのものである。つまり、蓋状部材１３，１４は、本体部１２の上面及び下面にそれぞれ取り付けると、本体部１２の各溝が完全に覆うことができるように形成されているのである。
この蓋状部材１３，１４には、複数の貫通孔が設けられており、この貫通孔を通してのみ本体部１２の各溝が外部と連通されるように構成されている。つまり、蓋状部材１３，１４には、複数の貫通孔を通してのみ、本体部１２の各溝に対して外部から流体の供給排出ができるように構成されている。
具体的には、蓋状部材１３，１４に形成されている複数の貫通孔は、蓋状部材１３であれば、複数の高温側供給部12hiの基端および複数の高温側排出部12hoの基端と連通されている貫通孔と対応する位置に形成されており、蓋状部材１４であれば、複数の低温側供給部12ciの基端と連通されている貫通孔および複数の低温側排出部12coの基端と対応する位置に形成されている。
【００４５】
つぎに、軸部１５，１６について説明する。
図６（Ａ）は一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂの概略側面図であり、（Ｂ）は図１のＶＩＢ−ＶＩＢ断面矢視図であり、（Ｃ）は図１のＶＩＣ−ＶＩＣ断面矢視図である。なお、図１の図１のＶＩＢ−ＶＩＢ断面および、図１のＶＩＣ−ＶＩＣ断面は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ断面および、図１のＣ−Ｃ断面と対応している。
【００４６】
図２、図３および図６に示すように、軸部１５，１６は、いずれも円筒状に形成された軸状の部材である。各軸部は、それぞれその軸方向に沿って貫通する、複数本の供給通路15i，16iおよび、複数本の排出通路15o，16oを備えている。
【００４７】
この上軸部１５における複数本の供給通路15iはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されており、複数本の排出通路15oはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、複数本の供給通路15iおよび複数本の排出通路15oは、その下端の開口部が、前記蓋状部材１３の貫通孔と対応する位置に形成されている。つまり、複数本の供給通路15iの下端の開口部は、複数の高温側供給部12hiの基端と対応する位置に形成されており、複数本の排出通路15oの下端の開口部は、複数の高温側排出部12hoの基端と連通されている貫通孔と対応する位置に形成されている。
具体的には、複数の供給通路15iが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の高温側供給部12hiの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、複数の排出通路15oが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の高温側排出部12hoの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、上軸部１５に設ける各供給通路15iおよび各排出通路15oは、２０°間隔と４０°間隔とが繰り返されるように並んで配設されている。
【００４８】
一方、下軸部１６における複数本の供給通路16iはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されており、複数本の排出通路16oはプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、下軸部１６における複数本の供給通路16iおよび複数本の排出通路16oは、その上端の開口部が、前記蓋状部材１４の貫通孔と対応する位置に形成されている。つまり、複数本の供給通路16iの上端の開口部は、複数の低温側供給部12ciの基端と連通されている貫通孔と対応する位置に形成されており、複数本の排出通路16oの上端の開口部は、複数の低温側排出部12coの基端と対応する位置に形成されている。
具体的には、供給通路16iが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の低温側供給部12ciの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、排出通路16oが配設されている円周の半径が、前記プレート１１における本体部１２の低温側排出部12coの基端が配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であれば、下軸部１６に設ける各供給通路16iおよび各排出通路16oは、６０°間隔となるように配設されている。
【００４９】
本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材保持手段１０が以上のごとき構成を有しているから、上軸部１５の供給通路15iから流体を供給すれば、この供給通路15iと連通されている高温側供給部12hi、この高温側供給部12hiの先端が連通されている保持溝12a内の磁性部材ＭＢ、この保持溝12aに先端が連通されている低温側排出部12co、この低温側排出部12coと連通されている下軸部１６の排出通路16oの順で流体を流すことができる（図１４参照）。
【００５０】
一方、下軸部１６の供給通路16iから流体を供給すれば、この供給通路16iと連通されている低温側供給部12ci、この低温側供給部12ciの先端が連通されている保持溝12a内の磁性部材ＭＢ、この保持溝12aに先端が連通されている高温側排出部12ho、この高温側排出部12hoと連通されている上軸部１５の排出通路15oの順で流体を流すことができる（図１３参照）。
【００５１】
ここで、本実施形態のヒートポンプ１では、上述したように、磁性部材ＭＢに対して、高温の流体は高温側供給部12hiから供給されて低温側排出部12coから排出されるが（図３、図１４参照）、高温側供給部12hiが磁性部材ＭＢの両端部にそれぞれ位置しており、低温側排出部12coが磁性部材ＭＢの中央部に位置している。このため、磁性部材ＭＢ中において、高温の流体は両端部から中央に向かって流れるので、両端部が高温、中央部が低温の温度勾配を磁性部材ＭＢ中に形成させることができる。
一方、磁性部材ＭＢに対して、低温の流体は低温側供給部12ciから供給されて高温側排出部12hoから排出されるが（図２、図１３参照）、低温側排出部12coが磁性部材ＭＢの中央部に位置しており、高温側供給部12hiが磁性部材ＭＢの両端部にそれぞれ位置している。このため、磁性部材ＭＢ中において、低温の流体は、上述した高温の流体とは逆に、中央から両端部に向かって流体が流れるので、この場合も、両端部が高温、中央部が低温の温度勾配を磁性部材ＭＢ中に形成させることができる。
つまり、磁性部材ＭＢに対して高温の流体が供給されるとき（強磁場領域中に位置しているとき）と、磁性部材ＭＢに対して低温の流体が供給されるとき（弱磁場領域中に位置しているとき）とでは、磁性部材ＭＢ中における液体の流れる方向を逆転させることができる。
よって、本実施形態のヒートポンプ１では、同一の磁性部材ＭＢ中に形成される温度勾配を大きくすることができるので、磁気熱量効果を効果的に発揮させることができる。
【００５２】
また、プレート部１１が上記のごとき構成であるから、同一の磁性部材ＭＢにおいて、流体の流れる流路を２本、つまり、中央と一方の端部間の流路および中央と他方の端部間の流路を有することになる。すると、磁性部材ＭＢに対する流体の供給を完全に停止させなくても、磁性部材ＭＢ内における流体の流れる方向を逆転させることができる。つまり、高温の流体と低温の流体とが別々の流路を流れるように構成すれば、両流体を同時に加熱冷却しても両流体が混ざり合うことがないし、同一の磁性部材ＭＢに対して両流体を同時に供給して両流体を同時に加熱冷却できるから、熱交換効率を向上させることができる。
【００５３】
さらに、プレート部１１が上記のごとき構成であるから、高温側供給部12hiから低温側排出部12coまでの距離、および、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoまでの距離がいずれも短くなる。具体的には、磁性部材ＭＢ中において、流体は、保持溝12aの長さの約半分程度の流路を流れるだけである。すると、磁性部材ＭＢ中における流体の流路が短くなるので、磁性部材ＭＢ中を流体が流れるときの抵抗を減少でき、液体を流すための動力を小さくすることができる。
【００５４】
また、本実施形態のヒートポンプ１では、上述したように、高温の流体は弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに流入し、低温の流体は弱磁場領域中に位置する少なくとも２つの磁性部材ＭＢに流入するようになっている。すると、異なる磁性部材ＭＢにおける流路間において、流体の流れが不均一になり、熱交換効率が変動する可能性がある。
しかし、磁性部材ＭＢ中を流体が流れるときの抵抗がすくないので、異なる磁性部材ＭＢにおける流路間において、均一な流れを確保しやすくなるから、熱交換効率を安定させることができる。
【００５５】
そして、磁性部材ＭＢにおける流路抵抗に起因するロスが少なくなり、このロスに起因して生じる発熱も低減できるから、かかる発熱によって弱磁場領域中の磁性部材ＭＢの温度が上昇することを防ぐことができる。
【００５６】
さらに、磁性部材ＭＢに対して流体を供給する高温側供給部12hiおよび低温側供給部12ciがいずれも本体部１２の上面に形成されており、一方、磁性部材ＭＢから流体を排出する高温側排出部12hoおよび低温側供給部12coはいずれも本体部１２の下面に形成されている。よって、磁性部材ＭＢには、常に、その上部から流体が供給されて下部から排出されることになるので、磁性部材ＭＢに供給された流体は、磁性部材ＭＢの上部から下部に移動しながら、高温側供給部12hiから低温側供給部12coに向かって、または、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoに向かって流れる。すると、磁性部材ＭＢにおいて、流体と接触しない箇所を少なくでき、流体と接触する磁性部材ＭＢの面積を大きくできるので、両者の接触状況を良好にすることができ、両者間の熱交換効率を高くすることができる。
【００５７】
なお、図１３および図１４では、磁性部材ＭＢの上部側面から流体が流入するように構成されているが、磁性部材ＭＢの上面から流体が流入するように構成してもよい。
また、図１３および図１４では、磁性部材ＭＢの底面から流体が流出するように構成されているが、磁性部材ＭＢの下部側面から流体が流出するように構成してもよい。
【００５８】
つぎに、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂを説明する。
図６に示すように、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、互いに対向する面間に間隔を空けた状態で配設されており、図示しないステーなどによってその相対的な位置が固定されている。
各磁場発生手段５Ａ，５Ｂには、一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁場が形成されるように構成された磁場発生部６，７を備えている。
なお、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂには、その中心を貫通するように軸部１５，１６が配設される貫通孔５ｈを備えており、この貫通孔５ｈ内で軸部１５，１６が回転できるようになっている。
【００５９】
磁場発生部６は、上方の磁場発生手段５Ａから下方の磁場発生手段５Ｂに向かう磁場を発生させるように形成されたものであり、上方の磁場発生手段５Ａに保持された上側磁場発生部６Ａと、下方の磁場発生手段５Ｂに保持された下側磁場発生部６Ｂとを備えている。各磁場発生部６Ａ，６Ｂは、いずれも磁性部材保持手段１０のプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円弧状に形成されている。そして、各磁場発生部６Ａ，６Ｂは、その半径Ｒａ（回転軸ＣＬから磁場発生部６Ａ，６Ｂの中心線までの距離、図２９参照）が、プレート部１１の本体部１２に形成されている保持溝12aの半径Ｒｂ（回転軸ＣＬから保持溝12aの中心線までの距離、図５参照）とほぼ同じ長さとなるように形成されている。
【００６０】
なお、磁場発生部６Ａ，６Ｂの大きさ（幅）はとくに限定されないが、磁場発生部６Ａ，６Ｂの内径（回転軸ＣＬから磁場発生部６Ａ，６Ｂの内端縁までの距離）が、保持溝12aの内径（回転軸ＣＬから保持溝12aの内端縁までの距離）の約９０〜１００％となるよう形成するのが好ましい。また、同様に、磁場発生部６Ａ，６Ｂの外径（回転軸ＣＬから磁場発生部６Ａ，６Ｂの外端縁までの距離）が、保持溝12aの外径（回転軸ＣＬから保持溝12aの外端縁までの距離）の約１００〜１１０％となるよう形成するのが好ましい。
また、各磁場発生部６Ａ，６Ｂを設ける範囲（回転軸ＣＬ周りの角度）は、本体部１２の保持溝12aを設ける範囲、言い換えれば、磁性部材ＭＢを設ける範囲に応じて適宜設定できる。例えば、本実施形態の本体部１２のように、保持溝12aが６箇所設けられる場合であて保持溝12aの中心各θｇが約５０°であるような場合には、各磁場発生部６Ａ，６Ｂの最小角度θ３が約６０°、最大角度θ４が約９０°とすることができる。大まかに言えば、磁場発生部６Ａ，６Ｂが存在する角度と他の部分の角度の比が、約１：２となるようにすることができる（図２９）。
【００６１】
磁場発生部７は、下方の磁場発生手段５Ｂから上方の磁場発生手段５Ａに向かう磁場を発生させるように形成されたものであり、上方の磁場発生手段５Ａに保持された上側磁場発生部７Ａと、下方の磁場発生手段５Ｂに保持された下側磁場発生部７Ｂとを備えている。各磁場発生部７Ａ，７Ｂは、磁場発生部６Ｂ，６Ａと実質同様の構成であり、いずれも磁性部材保持手段１０のプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円弧状に形成されており、その半径が、プレート部１１の本体部１２に形成されている保持溝12aの半径とほぼ同じ長さとなるように形成されている。
【００６２】
上記のごとき構造であるから、プレート部１１を回転させたときに、保持溝12aに保持されている磁性部材ＭＢは、磁場発生部６，７間によって形成されている磁場（強磁場領域）に沿って、円周方向に移動することになる。このため、プレート部１１を回転させても、磁場発生部６，７と磁性部材ＭＢとの相対的な位置、つまり、プレート部１１の半径方向における相対的な位置は変化しない。よって、強磁場領域中を磁性部材ＭＢが移動するときに、磁性部材ＭＢに印加される磁場の強度の変動を抑制することができる。
【００６３】
また、一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂは、磁場発生部６，７を構成要素とするハルバッハ回路によって磁場を形成すれる構成としてもよい。具体的には、図６に示すように、磁場発生部６Ａおよび磁場発生部７Ｂの周囲に、この磁場発生部６Ａ，６Ｂおよび磁場発生部７Ａ，７Ｂの磁化方向と垂直な磁化方向（図６（Ｂ）、（Ｃ）における矢印の方向）を有する磁石が配置する。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間および磁場発生部７Ａ，７Ｂ間に発生する磁界を強くすることができる。
しかも、かかる構成とした場合、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間および磁場発生部７Ａ，７Ｂ間の周囲の磁界も弱くできるから、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間の空間とその周囲の空間との境界において磁場の強さを急激に変えることができる（図３０参照）。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間に配置されたときにおける磁性部材ＭＢの温度上昇、および、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間から離脱したときにおける磁性部材ＭＢの温度下降を大きくすることができるから、各磁性部材ＭＢと流体との間の熱交換効率を高くすることができる。
【００６４】
また、図２９（Ａ）に示すように、磁場発生部６Ａを挟む２つの磁石は、それそれ一塊の磁石によって形成してもよいが、この場合には、各磁石の磁化方向を一方向（図２９（Ａ）の矢印の方向）にしか設定できない。しかし、磁場発生部６Ａを挟む２つの磁石を、それぞれ複数の小さい磁石（磁石ブロック）を組み合わせて形成すれば、各磁石ブロックについてそれぞれ磁化方向を設定することができる。例えば、図２９（Ｂ）に示すように、複数の磁石ブロックを、磁場発生部６Ａの内端、外端に沿って配設し、各磁石ブロックの磁化方向を磁場発生部６Ａの中心（回転軸ＣＬ）に向かう方向とする。すると、磁場発生部６Ａから磁場発生部６Ｂに放出される磁力線密度を大きくすることができる。
同様に、磁場発生部７Ａを挟む２つの磁石を、複数の磁石ブロックで形成し、各磁石ブロックの磁化方向を磁場発生部７Ａの中心（回転軸ＣＬ）に向かう方向とすると、磁場発生部７Ａに入る磁力線密度を大きくすることができる。
そして、磁場発生部６Ｂ，７Ｂを挟む磁石についても同様の構成とすれば、磁場発生部６Ａ，７Ａから放出される磁力線密度が大きくなり、しかも、磁場発生部６Ｂ，７Ａに入る磁力線密度も大きくできる。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間、および、磁場発生部７Ａ，７Ｂ間の磁場強度を非常に強くでき、しかも、磁場強度の強い範囲を狭くすることができる。言い換えれば、磁場発生部６，７の位置と、磁場発生部６，７か外れた位置との間における磁場強度の変化を急激なものとすることができる。
【００６５】
なお、図６（Ａ）に示すように、磁場発生部６，７間をヨークＹで連結するようにすれば、ヨークＹを通って、磁場発生部６，７を循環する磁場（図６（Ａ）における矢印）が形成される。すると、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間および磁場発生部７Ａ，７Ｂ間に形成される磁場強度がさらに強くなり、また、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間の空間とその周囲の空間との境界において磁場の強さをさらに急激に変えることができる。
また、循環する磁場は、磁場発生部６，７を循環する磁場に限られず、磁場発生部６Ａ，６Ｂ間を循環する磁場、磁場発生部７Ａ，７Ｂ間を循環する磁場をそれぞれ独立して形成するようにしてもよい。例えば、Ｃ型ブロックなどによって磁場発生部６Ａ，６Ｂを連結して磁場発生部６Ａ，６Ｂ間を循環する磁場を形成してもよい。
【００６６】
つぎに、高温側流路切換機構２０および低温側流路切換機構３０を説明する。
【００６７】
まず、高温側流路切換機構２０を説明する。
図７は高温側流路切換機構２０の回転側部材２１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。図８は高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。図９は（Ａ）は図８（Ａ）のIXA−IXA断面矢視図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）のIXB−IXB断面矢視図である。
【００６８】
高温側流路切換機構２０は、回転側部材２１と固定側部材２２とから構成されている。
回転側部材２１は、その下端が磁性部材保持手段１０の前記上軸部１５の軸端に連結されており、キーなどによって軸Ｓとの回転が固定されている。
図７に示すように、この回転側部材２１には、その上下を貫通する複数の貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、流入通路21iおよび排出通路21oが形成されている。各流入通路21iおよび各排出通路21oは、それぞれプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、流入通路21iは、前記上軸部１５に設けられている流入通路15iと対応する位置に形成されており、排出通路21oは、前記上軸部１５に設けられている排出通路15oと対応する位置に形成されている。
具体的には、流入通路21iが配設されている円周の半径が、前記上軸部１５の供給通路15iが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、排出通路21oが配設されている円周の半径が、前記上軸部１５の排出通路15oが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、回転側部材２１設ける各流入通路21iおよび各排出通路21oは、２０°間隔と４０°間隔とが繰り返されるように並んで配設されている。
【００６９】
固定側部材２２は、ステーＳＴに取り付けられて固定されており、回転側部材２１が回転しても回転しないように設けられている。
図８および図９に示すように、固定側部材２２には、その上下を貫通する４つの貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、２つの流入通路22iおよび２つの排出通路22oが形成されている。なお、２つの流入通路22iおよび２つの排出通路22oは、回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って、等角度間隔（本実施形態では９０°間隔）で交互に配設されている。
各排出通路22oおよび各流入通路22iは、その上端がそれぞれパイプHOP，HIPが接続される排出口22OP、流入口22IPとなっている。一方、各排出通路22oおよび各流入通路22iの下端は、いずれもプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円周に沿って円弧状に形成された長孔である排出溝22OG、流入溝22IGになっている。この排出溝22OG、流入溝22IGは、いずれも同じ中心角を有する円弧状に形成されている。例えば、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、排出溝22OG、流入溝22IGは、いずれも中心角が５０°となるように形成することができる。
そして、流入溝22IGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材２１の流入通路21iから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。また、排出溝22OGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材２１の排出通路21oから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。
【００７０】
以上のごとき構成であるので、回転側部材２１が上軸部１５とともに回転すると、回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oのうち、固定側部材２２の流入通路22i、排出通路22oと連通される流入通路21iおよび排出通路21oが変化する。つまり、回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oのうち、その上端が流入溝22IG、排出溝22OGと重なりあう位置に配置されたものが固定側部材２２の流入通路22i、排出通路22o流入通路22iと連通され、高温側熱交換部と連通されるのである。
しかも、回転側部材２１が軸部１５とともに回転すれば、自動的に高温側熱交換部と連通される回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oが切り替わる。言い換えれば、固定側部材２２に形成する流入溝22IG、排出溝22OGの形状と、回転側部材２１の複数の流入通路21i、複数の排出通路21oとの相対的な位置を調整しておけば、自動的に高温側熱交換部と連通される磁性部材ＭＢが切り替わるので、流体を供給する流路を切り換えるタイミングの制御を行わなくてもよく、装置の制御が容易になる。そして、特別な制御機器が不要となるので、装置を小型化することもできる。
【００７１】
つぎに、低温側流路切換機構３０を説明する。
図１０は低温側流路切換機構３０の回転側部材３１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。図１１は低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。図１２（Ａ）は図１１（Ａ）のXIIA−XIIA断面矢視図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）のXIIB−XIIB断面矢視図である。
【００７２】
回転側部材３１は、その上端が磁性部材保持手段１０の前記下軸部１６の軸端に連結されており、キーなどによって軸Ｓとの回転が固定されている。
図１０に示すように、この回転側部材３１には、その上下を貫通する複数の貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、流入通路31iおよび排出通路31oが形成されている。流入通路31iおよび排出通路31oは、それぞれプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする同一円周上に配設されている。そして、流入通路31iは、前記下軸部１６に設けられている流入通路16iと対応する位置に形成されており、排出通路31oは、前記下軸部１６に設けられている排出通路16oと対応する位置に形成されている。
具体的には、流入通路31iが配設されている円周の半径が、前記下軸部１６に設ける供給通路16iが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。また、排出通路31oが配設されている円周の半径が、前記下軸部１６に設ける排出通路15oが配設される円周の半径と同じ長さとなるように配設されている。そして、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、回転側部材３１に設ける各流入通路31iおよび各排出通路31oは、６０°間隔となるように配設されている。
【００７３】
固定側部材３２は、ステーＳＴに取り付けられて固定されており、回転側部材３１が回転しても回転しないように設けられている。
図１１および図１２に示すように、固定側部材３２には、その上下を貫通する４つの貫通孔が形成されており、この複数の貫通孔によって、２つの流入通路32iおよび２つの排出通路32o形成されている。なお、２つの流入通路32iおよび２つの排出通路32oは、回転軸ＣＬを中心とする円周方向に沿って、等角度間隔（本実施形態では９０°間隔）で交互に配設されている。
各排出通路32oおよび各流入通路32iは、その下端がそれぞれパイプCOP，CIPが接続される排出口32OP、流入口32IPとなっている。一方、各排出通路32oおよび各流入通路32iの上端は、いずれもプレート部１１の回転軸ＣＬを中心とする円周に沿って円弧状に形成された長孔である排出溝32OG、流入溝32IGになっている。この排出溝32OG、流入溝32IGは、いずれも同じ中心角を有する円弧状に形成されている。例えば、磁性部材ＭＢを保持する磁性部材保持手段１０が上述したような構造の場合には、排出溝32OG、流入溝32IGは、いずれも中心角が９０°となるように形成することができる。
そして、流入溝32IGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材３１の流入通路31iから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。また、排出溝32OGは、その半径（回転軸ＣＬからの距離）が回転側部材３１の排出通路31oから回転軸ＣＬまでの距離と同じとなるように形成されている。
【００７４】
以上のごとき構成であるので、回転側部材３１が下軸部１６とともに回転すると、回転側部材３１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oのうち、固定側部材３２の流入通路32i、排出通路32oと連通される流入通路31iおよび排出通路31oが変化する。つまり、回転側部材３１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oのうち、その上端が流入溝32IG、排出溝32OGと重なりあう位置に配置されたものが固定側部材３２の流入通路32i、排出通路32o流入通路32iと連通され、低温側熱交換部と連通されるのである。
しかも、回転側部材３１が下軸部１６とともに回転すれば、自動的に低温側熱交換部と連通される回転側部材３１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oが切り替わる。言い換えれば、固定側部材３２に形成する流入溝32IG、排出溝32OGの形状と、回転側部材２１の複数の流入通路31i、複数の排出通路31oとの相対的な位置を調整しておけば、自動的に低温側熱交換部と連通される磁性部材ＭＢが切り替わるので、流体を供給する流路を切り換えるタイミングの制御を行わなくてもよく、装置の制御が容易になる。そして、特別な制御機器が不要となるので、装置を小型化することもできる。
【００７５】
なお、高温側流路切換機構２０および低温側流路切換機構３０は、両者が、以下の関係となるように相対的な位置が調整されている。
高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の流入溝22IGは、上軸部１５の流入通路15iを介して、常に少なくとも２つの弱磁場領域に位置する磁性部材ＭＢ（低温磁性部材ＭＢ）と連通されているので、低温側流路切換機構３０は、固定側部材３２の排出溝32OGが、この低温磁性部材ＭＢに連通されている下軸部１６の排出通路16oと連通するように調整されている。
しかも、上記状態のときに、低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の流入溝32IGは、下軸部１６の流入通路16iを介して、常に少なくとも強磁場領域に位置する磁性部材ＭＢ（高温磁性部材ＭＢ）と連通されように調整されており、かつ、高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の排出溝22OGは、高温磁性部材ＭＢと連通されている上軸部１５の排出通路15oと連通されるように調整されている。
つまり、高温側流路切換機構２０および低温側流路切換機構３０は、高温側熱交換部から低温側熱交換部まで連続した流路であって、高温磁性部材ＭＢと低温磁性部材ＭＢとを通過する流路が形成されるように相対的な位置が調整されているのである。
【００７６】
上述した高温側熱交換部から低温側熱交換部まで連続する流路の例を、図１３、図１４を用いて説明する。
なお、図１３では、低温側熱交換部から高温側熱交換部への流体の流れのみを示しており、図１４では、高温側熱交換部から低温側熱交換部への流体の流れのみを示している。
【００７７】
図１３（Ｃ）に示すように、低温側熱交換部から供給される流体は、固定側部材３２に形成する流入溝32IGと重なっている回転側部材３１の流入通路31i（黒く塗りつぶしている部分）に流入する。すると、この流体は、下軸部１６の流入通路16iを通ってプレート部１１の低温側供給部12ciに流入する（図１３（Ｂ））。
低温側供給部12ciに流入した流体は、磁性部材ＭＢに流入し、この磁性部材ＭＢ（前記低温磁性部材ＭＢ）内を、この磁性部材ＭＢに連通されている高温側排出部12hoに向かって流れる（図１３（Ａ））。
ついで、高温側排出部12hoに流入した流体は、上軸部１５の排出通路15oに流入する。このとき、この排出通路15oと連通されている回転側部材２１の排出通路21o（黒く塗りつぶしている部分）は、固定側部材２２の排出溝22OGと重なるように調整されているので、流体は高温側熱交換部に供給される。
【００７８】
一方、図１４（Ａ）に示すように、高温側熱交換部から供給される流体は、固定側部材２２に形成する流入溝22IGと重なっている回転側部材２１の流入通路21i（黒く塗りつぶしている部分）に流入する。すると、この流体は、上軸部１５の流入通路15iを通ってプレート部１１の高温側供給部12hiに流入する（図１４（Ｂ））。
高温側供給部12hiに流入した流体は、磁性部材ＭＢ（前記高温磁性部材ＭＢ）に流入し、この磁性部材ＭＢ内を、この磁性部材ＭＢに連通されている低温側排出部12coに向かって流れる（図１４（Ｃ））。
ついで、低温側排出部12coに流入した流体は、下軸部１６の排出通路16oに流入する。このとき、この排出通路16oと連通されている回転側部材３１の排出通路31o（黒く塗りつぶしている部分）は、固定側部材３２の排出溝32OGと重なるように調整されているので、流体は高温側熱交換部に供給される。
【００７９】
つぎに、プレート部１１の回転に伴う流路の変化を、図１５〜図２５および図３０に基づいて説明する。
図１５〜図１９、図２１〜図２５では、プレート部１１が時計回りに回転した状態を１０度毎に示したものであるが、図２０と図２１では、図１９および図２０の状態からそれぞれ５度回転した状態を示している。また、図１５〜図２５における左右方向が、磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ（図２９（Ａ）参照）と一致しており、図１５では、磁性部材ＭＢ１の中心が中心軸ＭＣＬ上に位置している状態である。
【００８０】
図３０において、横軸は、図１５〜図２５における左右方向（つまり、磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ）をＸ軸、上下方向をＹ軸とした場合において、Ｘ軸から時計回りに回転した角度を示しており、縦軸は、強磁場領域における磁場強度の最大値を１００％とした場合における相対的な磁場強度を示している。
また、図３０において、網掛けをしている期間は磁性部材ＭＢに高温の流体が流れている期間を示しており、網掛けをしてない期間は磁性部材ＭＢに低温の流体が流れている期間を示している。上記期間は、磁性部材ＭＢ１の中心が磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ上に位置している状態から回転させたときにおけるその回転角度に対応させている。具体的には、図３０において、-４５°〜４５°期間は網掛けされているが、これは、磁性部材ＭＢ１の中心が磁場発生手段５Ａ，５Ｂの中心軸ＭＣＬ上に位置している状態から、プレート部１１が−４５°〜４５°回転する間は、磁性部材ＭＢに高温の流体が流れていることを示している。
【００８１】
なお、以下では、磁性部材保持手段１０のプレート部１１が、保持溝12a（中心各θｇが約５０°）を６箇所有し、２本の高温側供給部12hiを両者の挟む角θ１が約４０°、低温側供給部12ciと高温側供給部12hiの挟む角θ２が約２０°となるように形成されており、各磁場発生部６，７の最小角度θ３が約６０°、最大角度θ４が約９０°である場合を例示している。
また、プレート部１１とともに回転する部材に形成されている各流路は、全て回転対称に形成されているので、以下では、磁性部材ＭＢ１のみに着目して、流路の変化および流体の流れを説明する。
【００８２】
図１５では、磁性部材ＭＢ１は、磁場発生部７が形成する磁場（以下、単に磁場という）の中心に配置されている。つまり、磁性部材ＭＢ１の中心が０°と一致しているので、磁性部材ＭＢ１全体が強磁場領域に位置している状態である。
このため、磁性部材ＭＢ１には、低温側熱交換部から低温側供給部12ciに流体が供給され、磁性部材ＭＢ１内には、低温側供給部12ciから一対の高温側排出部12hoに流体が流れる２つの流路が形成される。つまり、この状態では、磁性部材ＭＢ１内全体で流体を加熱しているのである。
【００８３】
図１６に示すように、図１５の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は全体が磁場内に配置されているものの、その端部が磁場形成部７の端縁近傍に位置するようになる。
図３０に示すように、Ｘ軸方向（左右方向）から３０°以上の領域では、強磁場領域における磁場強度の最大値に対して、２０％〜８０％程度の磁場強度の領域（以下、遷移磁場領域という）となるが、図１６の状態では、磁性部材ＭＢ１の端部の約５°程度がこの遷移磁場領域に配置される。
このため、磁性部材ＭＢ１には、引き続き低温側熱交換部から低温側供給部12ciに流体が供給されているものの、磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が形成される。つまり、磁性部材ＭＢ１において、磁場が弱くなっている遷移磁場領域に位置する部分には、低温側熱交換部からの流体が流れないようになる。
【００８４】
図１７に示すように、図１６の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、磁場の中心側と反対側に位置するその端部は弱磁場領域に位置するようになり、この端部と磁性部材ＭＢ１の中心の間の大部分が遷移磁場領域に位置する。
しかし、磁性部材ＭＢ１の中心と磁場の中心側に位置する端部との間の部分は、全体が強磁場領域に位置する。
このため、磁性部材ＭＢ１には、図１６と同様に、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が形成される。
【００８５】
図１８に示すように、図１７の状態からさらに１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１の中心が、強磁場領域と遷移磁場領域のほぼ境界に位置する。
しかし、磁性部材ＭＢ１の中央部から磁場の中心側に位置する端部間における流路となる部分は、ほぼ全体が強磁場領域に位置する。つまり、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoの間に位置する部分は強磁場領域に位置した状態に保たれる。
このため、磁性部材ＭＢ１では、図１６、図１７と同様に、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が形成される。
【００８６】
図１９に示すように、図１８の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１の中心も遷移磁場領域に配置される。しかし、磁性部材ＭＢ１の中央部から磁場の中心側に位置する端部間における流路となる部分は、大部分が強磁場領域に位置する。
このため、磁性部材ＭＢ１では、図１８と同様に、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoにのみ流体が流れる流路が維持される。
【００８７】
図２０に示すように、図１９の状態から５度回転すると、磁性部材ＭＢ１の中央部が弱磁場領域に位置するようになる。そして、磁性部材ＭＢ１において、その中央部と磁場の中心側に位置する端部間の部分は、一部が遷移磁場領域に配置され、一部が強磁場領域に配置される。この場合、上記部分での熱交換効率は低下する。
すると、磁性部材ＭＢ１の低温側供給部12ciと連通する下軸部１６の流入通路16iと、低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の流入溝32IGとの重なりが少なくなる。同様に、高温側排出部12hoと連通する上軸部１５の排出通路15oと高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の排出溝22OGとの重なりも少なくなる。そして、低温側熱交換部から供給される流体は、低温側供給部12ciから磁場の中心側に位置する一方の高温側排出部12hoへの流体の流れは維持されるものの、その流量が少なくなる。
一方、磁性部材ＭＢ１は、これまで高温側熱交換部とは連通されていなかったが、図２０の状態になると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiと連通する上軸部１５の流入通路15iと、高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の流入溝22IGとが重なりあうようになる。そして、低温側排出部12coと連通する下軸部１５の排出通路16oと低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の排出溝32OGとが重なりあうようになる。すると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が形成される。
つまり、磁性部材ＭＢ１において、遷移磁場領域および強磁場領域中に位置する部分には、低温側熱交換部から供給される流体が流れる流路が形成され、弱磁場領域中に位置する部分には、高温側熱交換部から供給される流体が流れる流路が形成される。ただし、図２０の状態では、高温側供給部12hiと低温側排出部12coとの間の圧力差、および、低温側供給部12ciと高温側排出部12hoとの間の圧力差は、いずれも小さいので、遷移磁場領域および強磁場領域中に位置する部分に流れる流体の流量、および、弱磁場領域中に位置する部分に流れる流体の流量はいずれも少ない。
【００８８】
図２１に示すように、図２０の状態からさらに５度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、全体が遷移磁場領域または弱磁場領域中に位置するようになる。
すると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiと連通する上軸部１５の流入通路15iと、高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の流入溝22IGとが完全に重なるようになる。同様に、低温側排出部12coと連通する下軸部１５の排出通路16oと低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の排出溝32OGも完全に重なるようになる。すると、磁場の中心から遠い位置の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が維持され、その流量が多くなる。
一方、磁性部材ＭＢ１の低温側供給部12ciと連通する下軸部１６の流入通路16iと、低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の流入溝32IGとの重なりがなくなる。同様に、高温側排出部12hoと連通する上軸部１５の排出通路15oと高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の排出溝22OGとの重なりもなくなる。すると、磁性部材ＭＢ１には、低温側熱交換部から流体が供給されなくなり、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoへの流体の流れは無くなり、遷移磁場領域中に位置する領域には流体が流れない状態となる。
つまり、図１９の状態から図２１の状態に移るときに、磁性部材ＭＢ１に供給される流体は、低温側熱交換部から供給される流体から、高温側熱交換部から供給される流体へと切り換わるのである。
【００８９】
図２２に示すように、図２１の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、その端部がわずかに遷移磁場領域内に位置するが、弱磁場領域に位置する状態となる。この状態でも、磁性部材ＭＢ１では、弱磁場領域中に位置しない高温側供給部12hiに対してのみ高温側熱交換部から流体が供給され、一方の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が形成される。つまり、磁性部材ＭＢ１では、弱磁場領域内に位置する部分では高温側熱交換部からの流体が流れるが、遷移磁場領域内に位置する部分には流体が流れない状態となる。
【００９０】
図２３に示すように、図２２の状態から１０度回転すると、磁性部材ＭＢ１は、全体が弱磁場領域内に位置するようになっているが、この状態でも、図２２で流体が供給されていた高温側供給部12hiに対してのみ高温側熱交換部から流体が供給される。つまり、磁性部材ＭＢ２内には、一方の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路のみが形成された状態が維持される。
【００９１】
図２４に示すように、図２３の状態から１０度回転しても、図２４と同様に、磁性部材ＭＢ１には、一方の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路のみが形成された状態が維持される。
【００９２】
図２５は、図２４の状態から１０度回転した状態で、言い換えれば、図１５の状態から９０度回転した状態である。この状態となると、一対の高温側供給部12hiの両方に高温側熱交換部から流体が供給される状態となり、一対の高温側供給部12hiから低温側排出部12coに流体が流れる流路が形成される。つまり、磁性部材ＭＢ１全体に高温側熱交換部から供給される流体が流れる流路が形成されるのである。
【００９３】
そして、図２５の状態から回転を進めた場合には、図２５の状態から図１５の状態に向かって逆回転させた場合と実質同様の流路の変化が生じる。
【００９４】
ここで、図１５の状態から図２５の状態までプレート部１１を回転させたときに、磁性部材ＭＢ１中において、低温側熱交換部から供給される流体の流路が形成されている時間と、高温側熱交換部から供給される流体の流路が形成されている時間は等しい（図３０参照）。言い換えれば、図１５の状態から図２０の状態に変化するためにプレート部１１が回転する角度（45度）は、図２０の状態から図２５の状態に変化するためにプレート部１１が回転する角度（45度）と同じである。しかも、これらの期間中において、磁性部材ＭＢ１全体に流路が形成されるのは、それぞれ図１５、図２５の状態近傍の角度だけであり、あとの期間は、いずれも場合も磁性部材ＭＢ１の半分の領域でのみ流体が流れる流路が形成されている。
したがって、プレート部１１を回転させたときに、同じ磁性部材ＭＢ中において、高温側熱交換部から供給される流体が流れる時間およびそのときの流量と、低温側熱交換部から供給される流体が流れる時間およびそのときの流量とは、ほぼ同じになる。すると、高温流体が磁性部材ＭＢに供給する熱量と、低温流体に磁性部材ＭＢが供給する熱量とはほぼ同じになるから、熱交換を効率的に行うことができる。
【００９５】
しかも、図１６〜図２０に示すように、高温側熱交換部から流体が供給されている同一磁性部材ＭＢ中では、強磁場領域に位置する部分を通過する流体の流量が、遷移磁場領域または弱磁場領域に位置する部分を通過する前記流体の流量よりも多くなるように、各流路切換機構２０，３０が切り換わっている。
また、図２１や図２２に示すように、低温側熱交換部から流体が供給されている同一磁性部材ＭＢ中では、遷移磁場領域に位置する部分を通過する流体の流量が、弱磁場領域に位置する部分を通過する流体の流量よりも少なくなるように、各流路切換機構２０，３０が切り換わっている。
つまり、本実施形態のヒートポンプ１では、各流路切換機構２０，３０は、高温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材ＭＢ中では冷却効果の高い領域に多くの流体を供給し、低温側熱交換部から流体が供給されている磁性部材ＭＢ中では加熱効果の高い領域に多くの流体を供給しているので、磁気熱量効果を有効に活用することができるのである。
【００９６】
そして、図２０に示すように、本実施形態のヒートポンプ１では、磁性部材ＭＢに供給される流体が流体が切り換わるときでも、同じ磁性部材ＭＢ中に、高温側熱交換部から供給される流体と、低温側熱交換部から供給される流体とを同時に流している。
このため、磁性部材ＭＢ中に供給される流体が切り換わる場合でも、磁性部材ＭＢが全く熱交換に寄与しない状況が発生することを防ぐことができる。
しかも、一つの磁性部材ＭＢに連通された２本の高温側供給部12hiの間に低温側排出部12coが位置し、２本の高温側排出部12hoの間に低温側供給部12ciが配設されている。そして、高温側供給部12hiから低温側排出部12coに向かって流体が流れる流路と、低温側供給部12ciから高温側排出部12hoに向かって流体が流れる流路が同じ位置とならないように、各流路切換機構２０，３０が切り換わる。つまり、同じ磁性部材ＭＢ中に高温流体と低温流体とを流しても両流体の干渉が生じないから、熱交換効率が低下することも防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のヒートポンプは、ノンフロン型冷凍空調装置のうち、ＣＯ２を冷媒とする装置（７ｋｗ程度以下）に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本実施形態のヒートポンプ１の概略側面図である。
【図２】本実施形態のヒートポンプ１における一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間から磁性部材ＭＢが離脱している状態の概略説明図であって、右半分に高温側熱交換部に連通されている排出用高温側流体通路が存在する断面、左半分に低温側熱交換部に連通されている供給用低温側流体通路が存在する断面を表した図である。
【図３】本実施形態のヒートポンプ１における一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂ間に磁性部材ＭＢが配置されている状態の概略説明図であって、右半分に高温側熱交換部に連通されている供給用高温側流体通路が存在する断面、左半分に低温側熱交換部に連通されている排出用低温側流体通路が存在する断面を表した図である。
【図４】磁性部材保持手段１０のプレート部１１の概略説明図であって、（Ａ）は図５（Ａ）のA-O-B断面であり、（Ｂ）は図５（Ａ）のC-C断面である。
【図５】プレート部１１の本体部１２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【図６】（Ａ）は一対の磁場発生手段５Ａ，５Ｂの概略側面図であり、（Ｂ）は図１のＶＩＢ−ＶＩＢ断面矢視図であり、（Ｃ）は図１のＶＩＣ−ＶＩＣ断面矢視図である。
【図７】高温側流路切換機構２０の回転側部材２１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図８】高温側流路切換機構２０の固定側部材２２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【図９】（Ａ）は図８（Ａ）のIXA−IXA断面矢視図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）のIXB−IXB断面矢視図である。
【図１０】低温側流路切換機構３０の回転側部材３１の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【図１１】低温側流路切換機構３０の固定側部材３２の概略説明図であって、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は底面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１（Ａ）のXIIA−XIIA断面矢視図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）のXIIB−XIIB断面矢視図である。
【図１３】低温側熱交換部から高温側熱交換部への流体の流れを説明した図であり、（Ａ）はプレート部１１の上面側の流れの概略説明図であり、（Ｂ）は右半分に（Ａ）のＢＲ断面、左半分に（Ａ）のＢＬ断面を表した図であり、（Ｃ）はプレート部１１の下面側の流れの概略説明図である。
【図１４】高温側熱交換部から低温側熱交換部への流体の流れを説明した図であり、（Ａ）はプレート部１１の上面側の流れの概略説明図であり、（Ｂ）は右半分に（Ａ）のＢＲ断面、左半分に（Ａ）のＢＬ断面を表した図であり、（Ｃ）はプレート部１１の下面側の流れの概略説明図である。る。
【図１５】プレート部１１の磁性部材ＭＢ内における流体の流路を示した図である。
【図１６】図１５の状態からプレート部１１が１０度回転した状態における流路を示した図である。
【図１７】図１５の状態からプレート部１１が２０度回転した状態における流路を示した図である。
【図１８】図１５の状態からプレート部１１が３０度回転した状態における流路を示した図である。
【図１９】図１５の状態からプレート部１１が４０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２０】図１５の状態からプレート部１１が４５度回転した状態における流路を示した図である。
【図２１】図１５の状態からプレート部１１が５０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２２】図１５の状態からプレート部１１が６０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２３】図１５の状態からプレート部１１が７０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２４】図１５の状態からプレート部１１が８０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２５】図１５の状態からプレート部１１が９０度回転した状態における流路を示した図である。
【図２６】従来の磁気熱量効果を利用した冷凍装置の概略説明図である。
【図２７】従来の磁気熱量効果を利用した冷凍装置の概略説明図である。
【図２８】従来の磁気熱量効果を利用した冷凍装置の概略説明図である。
【図２９】（Ａ）は磁場発生手段５Ａの概略説明図であり、（Ｂ）は他の実施形態の磁場発生手段５Ａの概略説明図である。
【図３０】磁場発生部６，７の最小角度θ３が約６０°、最大角度θ４が約９０°の場合における、回転軸ＣＬを中心とする半径Ｒａの円周に沿った磁場強度の分布と、プレート部１１の回転に伴って同一磁性部材ＭＢに流れる流体の変化を示した図である。
【符号の説明】
【００９９】
１ ヒートポンプ
５ 磁場発生手段
６ 磁場発生部
７ 磁場発生部
１０ 磁性部材保持手段
２０ 高温側流路切換機構
３０ 低温側流路切換機構
ＭＢ 磁性部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料の磁気熱量効果を利用して流体を加熱冷却し、該流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、
間隔を空けて配設された一対の磁場発生手段と、
前記一対の磁場発生手段間の空間に配設され、該一対の磁場発生手段間の空間において回転可能に設けられた、前記磁性材料からなる磁性部材を保持する前記磁性部材保持手段と、
該磁性部材保持手段に保持された前記磁性部材に対して、前記流体を供給排出する流体給排手段とを備えており、
前記磁性部材保持手段は、
複数の前記磁性部材を、前記磁性部材保持手段の回転に伴って前記一対の磁場発生手段間の空間に進入離脱する位置であって、該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円周方向に沿って並ぶように保持しており、
前記流体給排手段は、
前記高温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の高温側流体通路と、前記低温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の低温側流体通路とを有する流体通路と、
前記高温側熱交換部と前記高温側流体通路との間の連通遮断を切り換える高温側流路切換機構と、前記低温側熱交換部と前記低温側流体通路との間の連通遮断を切り換える低温側流路切換機構とを有する流路切換機構と、を備えており、
前記流路切換機構は、
同一磁性部材において、前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている時間と、前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている時間とが等しくなるように、各熱交換部と各磁性部材とを連通する前記流体通路を切り換えるものである
ことを特徴とする磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項２】
前記流路切換機構は、
前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも少なく、
前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも多くなるように、各熱交換部と連通する前記流体通路を切り替えるものである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項３】
各高温側流体通路は、
前記高温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する一対の高温側供給部および、該磁性部材から前記高温側熱交換器に対して前記流体を排出する一対の高温側排出部を有しており、
各低温側流体通路は、
前記一対の高温側供給部間に配設された、前記磁性部材から前記低温側熱交換器に対して前記流体を排出する低温側排出部と、
前記一対の高温側排出部間に配設された、前記低温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する低温側供給部とを備えている
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項４】
前記複数の高温側流体通路は、
各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられており、
前記複数の低側流体通路は、
各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項５】
前記複数の磁性部材は、
該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、
前記一対の磁場発生手段は、
両者の間に、一の磁場発生手段から他の磁場発生手段に向かう磁場が形成されており、
該磁場を形成する磁場形成部は、
前記磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、
その半径は、前記磁性部材の半径と等距離となるように形成されている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項６】
前記一対の磁場発生手段は、
前記磁場形成部を２箇所備えており、
一方の磁場形成部は、一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、
他方の磁場形成部は、他方の磁場発生手段から一方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、
該２つの磁場形成部は、両者を循環する磁場が形成されるように配設されている
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項１】
磁性材料の磁気熱量効果を利用して流体を加熱冷却し、該流体を介して高温側熱交換部および低温側熱交換部に熱を移送する装置であって、
間隔を空けて配設された一対の磁場発生手段と、
前記一対の磁場発生手段間の空間に配設され、該一対の磁場発生手段間の空間において回転可能に設けられた、前記磁性材料からなる磁性部材を保持する前記磁性部材保持手段と、
該磁性部材保持手段に保持された前記磁性部材に対して、前記流体を供給排出する流体給排手段とを備えており、
前記磁性部材保持手段は、
複数の前記磁性部材を、前記磁性部材保持手段の回転に伴って前記一対の磁場発生手段間の空間に進入離脱する位置であって、該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円周方向に沿って並ぶように保持しており、
前記流体給排手段は、
前記高温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の高温側流体通路と、前記低温側熱交換部と前記複数の磁性部材との間に設けられ、該複数の磁性部材にそれぞれ連通された複数の低温側流体通路とを有する流体通路と、
前記高温側熱交換部と前記高温側流体通路との間の連通遮断を切り換える高温側流路切換機構と、前記低温側熱交換部と前記低温側流体通路との間の連通遮断を切り換える低温側流路切換機構とを有する流路切換機構と、を備えており、
前記流路切換機構は、
同一磁性部材において、前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている時間と、前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている時間とが等しくなるように、各熱交換部と各磁性部材とを連通する前記流体通路を切り換えるものである
ことを特徴とする磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項２】
前記流路切換機構は、
前記高温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも少なく、
前記低温側熱交換部から前記流体が供給されている同一磁性部材中では、磁場強度が強い領域を通過する前記流体の流量が、磁場強度が弱い領域を通過する前記流体の流量よりも多くなるように、各熱交換部と連通する前記流体通路を切り替えるものである
ことを特徴とする請求項１記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項３】
各高温側流体通路は、
前記高温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する一対の高温側供給部および、該磁性部材から前記高温側熱交換器に対して前記流体を排出する一対の高温側排出部を有しており、
各低温側流体通路は、
前記一対の高温側供給部間に配設された、前記磁性部材から前記低温側熱交換器に対して前記流体を排出する低温側排出部と、
前記一対の高温側排出部間に配設された、前記低温側熱交換器から前記磁性部材に対して前記流体を供給する低温側供給部とを備えている
ことを特徴とする請求項１または２記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項４】
前記複数の高温側流体通路は、
各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられており、
前記複数の低側流体通路は、
各磁性部材の上部に前記流体を供給し、各磁性部材の下部から前記流体を排出するように設けられている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項５】
前記複数の磁性部材は、
該磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、
前記一対の磁場発生手段は、
両者の間に、一の磁場発生手段から他の磁場発生手段に向かう磁場が形成されており、
該磁場を形成する磁場形成部は、
前記磁性部材保持手段の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、
その半径は、前記磁性部材の半径と等距離となるように形成されている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【請求項６】
前記一対の磁場発生手段は、
前記磁場形成部を２箇所備えており、
一方の磁場形成部は、一方の磁場発生手段から他方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、
他方の磁場形成部は、他方の磁場発生手段から一方の磁場発生手段に向かう磁化方向を有しており、
該２つの磁場形成部は、両者を循環する磁場が形成されるように配設されている
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の磁気熱量効果応用ヒートポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１０−４３７７５（Ｐ２０１０−４３７７５Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０７３００（Ｐ２００８−２０７３００）
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１４４９９１）株式会社四国総合研究所 (116)
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１４４９９１）株式会社四国総合研究所 (116)
[ Back to top ]