專利名稱：磁熱泵設備的制作方法
技術領域：
本公開涉及一種磁熱泵設備，其中磁性工作材料的磁熱效應被用于該磁熱泵設備。
背景技術：
磁熱泵設備在現有技術中是公知的，例如，如法國專利出版物第2943406號中所公開的，根據該專利出版物，磁性工作材料的磁熱元件磁性地并且周期性地被操作或從其磁性操作被釋放，冷卻流體交替地移動到高溫室和低溫室(該高溫室和低溫室設置在磁熱元件的兩側)，使得冷卻流體與磁熱元件的磁場施加階段或磁場釋放階段同步地通過磁熱元件，并從而執(zhí)行熱傳遞。根據這種現有技術，通過磁熱元件的冷卻流體的流動方向在磁場施加階段和磁場釋放階段是反向的，使得冷卻流體以往復方式連續(xù)流動。
上述現有技術沒有公開要被施加到磁熱元件的磁場的增加-減小率和冷卻流體的流動速度之間的關系。問題在于磁熱泵設備的操作條件不同于卡諾循環(huán)(卡諾循環(huán)是理想的熱循環(huán)中的一個)，并因此不能實現充分高的操作效率。本公開的發(fā)明人已經發(fā)現當將磁場的增加或減小的變化率與冷卻流體(加熱介質)的流動速度之間的關系控制在預定范圍內時可以在等溫條件下增加或減小施加到磁熱元件的磁場，并因此減小與理想熱循環(huán)的差距。

發(fā)明內容
考慮到上述多個問題形成本公開。本公開的一個目的是提供一種磁熱泵設備，根據該磁熱泵設備，磁熱泵設備的操作效率增加。根據本公開的特征，磁熱泵設備具有磁制冷裝置，該磁制冷裝置包括(a)容器裝置，所述容器裝置具有用于容納磁性工作材料的工作室，所述磁性工作材料具有磁熱效應，其中熱介質通過工作室；(b)磁場控制單元，用于改變要被施加到磁性工作材料的磁場的強度；和(C)熱介質移動裝置，用于使熱介質在工作室中移動，使得熱介質在工作室的第一軸向端部與第二軸向端部之間往復運動。磁熱泵設備還具有散熱裝置，用于將第二軸向端部側的熱介質中所含有的熱量散發(fā)到散熱裝置的外部；和吸熱裝置，用于將熱量從吸熱裝置的外部吸收到在第一軸向端部側的熱介質中。在上述磁熱泵設備中，磁熱泵設備的熱泵循環(huán)包括被重復執(zhí)行的以下第一步驟至第四步驟⑴增加磁性工作材料的溫度的第一步驟；(ii)通過磁場控制單元增加要被施加到在第一步驟中溫度被增加的磁性工作材料的磁場的強度的第二步驟，其中熱介質通過熱介質移動裝置從第一軸向端部移動到第二軸向端部；(iii)在第二步驟之后降低磁性工作材料的溫度的第三步驟；和(iv)通過磁場控制單元減小施加到在第三步驟中溫度被降低的磁性工作材料的磁場的強度的第四步驟，其中熱介質從第二軸向端部移動到第一軸向端部。此外，在以上磁熱泵設備中，在吸熱裝置中吸收的熱量從散熱裝置被散發(fā)。熱介質移動裝置和磁場控制單元被同步，使得在第二步驟和第四步驟中，當通過熱介質移動裝置進行的移動速度越高時，通過磁場控制單元進行的要被施加到磁性工作材料的磁場的強度的變化率越大。根據上述特征，在第二步驟中，熱介質移動裝置將熱介質從第一軸向端部移動到第二軸向端部。另外，磁場控制單元改變要被施加到磁性工作材料的磁場，使得當熱介質的移動速度增加時，磁場的增加速率變大。 因此，當熱介質的移動速度變得越高時，要被施加到磁性工作材料的磁場的增加速率越大，從而可以有效地執(zhí)行從磁性工作材料到熱介質的熱傳遞。因此，在磁性工作材料中產生的熱量(熱能量)變大。根據這種特征，在第二步驟中，可以保持磁性工作材料處于幾乎等溫狀態(tài)下。另外，根據上述特征，在第四步驟中，熱介質移動裝置將熱介質從第二軸向端部移動到第一軸向端部。同時，磁場控制單元改變施加到磁性工作材料的磁場，使得當熱介質的移動速度增加時，磁場的減小速率變大。此，當熱介質的移動速度變得越高時，要被施加到磁性工作材料的磁場的減小速率變得越大，從而可以有效地執(zhí)行從熱介質到磁性工作材料的熱傳遞。因此，磁性工作材料中的吸熱量(產生的冷能量)較大。根據這種特征，在第四步驟中，可以保持磁性工作材料處于幾乎等溫狀態(tài)下。根據上述特征，可以在第二步驟中抑制與熱循環(huán)的等溫激發(fā)的理想過程的差距，并且在第四步驟中抑制與熱循環(huán)的等溫去磁的理想過程的差距。因此，可以增加磁熱泵設備的操作效率。上述說明特征可以被進一步概括如下根據磁熱泵設備的熱泵循環(huán)，通過磁場控制單元要被施加到磁性工作材料的磁場的強度以及通過熱介質移動裝置進行的熱介質的移動周期性地變化，使得在吸熱裝置中吸收的熱量從散熱裝置被散發(fā)。在考慮操作效率的理想熱循環(huán)的情況下，熱泵循環(huán)具有等溫激發(fā)過程和等溫去磁過程。在等溫激發(fā)過程中，要被施加到磁性工作材料的磁場增加，同時磁性工作材料的溫度沒有變化。在等溫去磁過程中,施加到磁性工作材料的磁場減小，同時磁性工作材料的溫度沒有變化。另外，在等溫激發(fā)過程中，要被施加到磁性工作材料的磁場通過磁場控制單元增力口，同時熱介質通過熱介質移動裝置從第一軸向端部移動到第二軸向端部。在等溫去磁過程中，施加到磁性工作材料的磁場通過磁場控制單元減小，同時熱介質通過熱介質移動裝置從第二軸向端部移動到第一軸向端部。在以上等溫激發(fā)過程和等溫去磁過程中，熱介質移動裝置和磁場控制單元被同步，使得當通過熱介質移動裝置進行的熱介質的移動速度較高時，通過磁場控制單元進行的要被施加到磁性工作材料的強度的變化率較大。在理想熱循環(huán)的等溫激發(fā)過程的情況下，熱介質移動裝置將熱介質從第一軸向端部移動到第二軸向端部。此外，磁場控制單元增加要被施加到磁性工作材料的磁場，使得當熱介質的移動速度較高時，通過磁場控制單元要被施加到磁性工作材料的磁場的強度的增加速率變大。因此，當熱介質的移動速度變得較高時，要被施加到磁性工作材料的磁場的強度的增加速率變得較大，從而可以有效地執(zhí)行從磁性工作材料到熱介質的熱傳遞。因此，磁性工作材料中產生的熱量增加。如上所述，在等溫激發(fā)過程中，可以保持磁性工作材料處于幾乎等溫狀態(tài)下。在理想熱循環(huán)的等溫去磁過程的情況下，熱介質移動裝置將熱介質從第二軸向端部移動到第一軸向端部。此外，磁場控制單元減小施加到磁性工作材料的磁場，使得當熱介 質的移動速度較高時，通過磁場控制單元施加到磁性工作材料的磁場的強度的減小速率變得較大。因此，當熱介質的移動速度變得較高時，施加到磁性工作材料的磁場的強度的減小速率較大，從而可以有效地執(zhí)行從熱介質到磁性工作材料的熱傳遞。因此，磁性工作材料中的吸熱量增加。如上所述，在等溫去磁過程中，可以保持磁性工作材料處于幾乎等溫狀態(tài)下。因此，可以減小與在等溫激發(fā)過程和等溫去磁過程中的理想熱循環(huán)的差距，從而提高磁熱泵設備的操作效率。根據本公開的另一個特征，磁熱泵設備的磁制冷裝置包括(a)容器裝置，所述容器裝置具有用于容納磁性工作材料的工作室，所述磁性工作材料具有磁熱效應，其中熱介質通過工作室；(b)磁場控制單元，用于改變要被施加到磁性工作材料的磁場的強度；和(C)熱介質移動裝置，用于使熱介質在工作室中移動，使得熱介質在工作室的第一軸向端部與第二軸向端部之間往復運動。磁熱泵設備還具有散熱裝置，用于將第二軸向端部側的熱介質中所含有的熱量散發(fā)到散熱裝置的外部；和吸熱裝置，用于將熱量從吸熱裝置的外部吸收到在第一軸向端部側的熱介質中。磁熱泵設備的熱泵循環(huán)包括以下第一步驟至第四步驟，第一步驟至第四步驟被重復執(zhí)行，使得在吸熱裝置中吸收的熱量從散熱裝置被散發(fā)(i)第一步驟，用于在工作室中的熱介質的移動被熱介質移動裝置停止時通過磁場控制單元增加要被施加到磁性工作材料的磁場；(ii)第二步驟，用于通過熱介質移動裝置將熱介質從第一軸向端部移動到第二軸向端部，而不減小施加到磁性工作材料的在第一步驟中已經通過磁場控制單元增加的磁場，其中在第一步驟開始的一定時間段過去之后，或者當根據時間的推移變化的物理量達到預定值時，執(zhí)行第二步驟；(iii)第三步驟，用于在熱介質在工作室中的移動被熱介質移動裝置停止時在第二步驟之后通過場控制單元減小施加到磁性工作材料的磁場；以及
(iv)第四步驟，用于通過熱介質移動裝置將熱介質從第二軸向端部移動到第一軸向端部，而不增加施加到磁性工作材料的在第三步驟中已經通過磁場控制單元減小的磁場，其中在第三步驟開始的一定時間段過去之后，或者當根據時間的推移變化的物理量達到另一個預定值時，執(zhí)行第四步驟。根據上述特征，絕熱狀態(tài)形成，在該絕熱狀態(tài)下，熱介質在工作室中通過熱介質移動裝置的移動在第一步驟中被停止。在這種絕熱狀態(tài)下，要被施加到磁性工作材料的磁場增加，從而增加磁性工作材料的溫度。在第二步驟中，熱介質從工作室的第一軸向端部移動到第二軸向端部，使得在第一步驟中在磁性工作材料中產生的熱能量被傳遞給熱介質并移動到第二軸向端部。在第三步驟中，絕熱狀態(tài)形成，在該絕熱狀態(tài)下，熱介質在工作室中通過熱介質移動裝置的移動被停止。在這種絕熱狀態(tài)下，要被施加到磁性工作材料的磁場減小，從而降低磁性工作材料的溫度。·在第四步驟中，熱介質從工作室的第二軸向端部移動到第一軸向端部，使得在第三步驟中在磁性工作材料中產生的冷能量被傳遞給熱介質并移動到第一軸向端部。因此，在第一步驟中，磁性工作材料的溫度等熵地增加，并且在第二步驟中，在第一步驟中溫度增加的磁性工作材料的熱能量移動到工作室的第二軸向端部。在第三步驟中，磁性工作材料的溫度等熵地減小，并且在第四步驟中，在第三步驟中溫度降低的磁性工作材料的冷能量移動到工作室的第一軸向端部。因此，在吸熱裝置中吸收的熱量有效地從第一軸向端部移動到第二軸向端部，并且從散熱裝置被散發(fā)。因此，可以增加磁熱泵設備的操作效率。


本公開的上述及其它目的、特征和優(yōu)點將從以下參照附圖的詳細說明中變得更加清楚可見。在附圖中圖I是應用根據本公開的第一實施例的磁熱泵設備的磁制冷系統的示意性結構；圖2是顯示磁制冷系統的熱交換容器單元的示意性橫截面圖；圖3是放大示意性視圖，其中熱交換容器裝置的相關部分在直線方向上被放大；圖4是顯示磁制冷系統的相關部分用于說明該相關部分的操作(第一步驟的操作)的示意性橫截面圖；圖5是顯示磁制冷系統的相關部分用于說明該相關部分的操作(第二步驟的操作)的示意性橫截面圖；圖6是顯示磁制冷系統的相關部分用于說明該相關部分的操作(第三步驟的操作)的示意性橫截面圖；圖7是顯示磁制冷系統的相關部分用于說明該相關部分的操作(第四步驟的操作)的示意性橫截面圖；圖8是顯示工作室中的加熱介質的流體速度的曲線圖；圖9是顯示施加到工作室中的磁性工作材料的磁場的曲線圖；圖10是以溫度-熵圖顯示用于本公開的磁制冷系統的熱循環(huán)的特性特征的曲線圖11是顯示熱交換容器裝置的變形例的示意性橫截面圖；圖12是放大示意性視圖，其中圖11的熱交換容器裝置的相關部分在直線方向上被放大；圖13是顯示熱交換容器裝置的另一個變形例的示意性橫截面圖；圖14是放大示意性視圖，其中圖13的熱交換容器裝置的相關部分在直線方向上被放大；圖15是顯示熱交換容器裝置的又一個變形例的示意性橫截面圖；圖16是顯示熱交換容器裝置的又一個變形例的示意性橫截面圖；
圖17是放大示意性視圖，其中又一個變形例的的熱交換容器裝置的相關部分在直線方向上被放大；圖18是根據本公開的第二實施例的顯示工作室中的加熱介質的流體速度的曲線圖；圖19是顯示施加到第二實施例的工作室中的磁性工作材料的磁場的曲線圖；圖20是應用根據本公開的第三實施例的磁熱泵設備的磁制冷系統的示意性結構；圖21是用于配備有應用根據本公開的第四實施例的磁熱泵設備的磁制冷系統的車輛的空氣調節(jié)裝置的示意性結構；圖22是顯示根據第四實施例的磁制冷系統的放大橫截面圖；圖23是顯示第四實施例的熱交換容器裝置的示意性橫截面圖；圖24是顯示第四實施例的工作室中的加熱介質的流體速度的曲線圖；圖25是顯示施加到第四實施例的工作室中的磁性工作材料的磁場的曲線圖；圖26是以溫度-熵圖顯示用于第四實施例的磁制冷系統的熱循環(huán)的特性特征的曲線圖；圖27是用于說明活塞、高溫側容器單元部分和低溫側容器單元部分的操作的時間圖表;圖28是顯示第五實施例的工作室中的加熱介質的流體速度的曲線圖；圖29是顯示施加到第五實施例的工作室中的磁性工作材料的磁場的曲線圖；圖30是以溫度-熵圖顯示用于第五實施例的磁制冷系統的熱循環(huán)的特性特征的曲線圖；圖31是顯示施加到第六實施例的工作室中的磁性工作材料的磁場的曲線圖；圖32是以溫度熵圖顯示用于第六實施例的磁制冷系統的熱循環(huán)的特性特征的曲線圖；圖33是顯示磁制冷系統的變形例的示意性橫截面圖；和圖34是顯示所述變形例的熱交換容器裝置的示意性橫截面圖。以下參照附圖通過多個實施例說明本公開。在整個實施例中使用相同的附圖標記以指示相同或類似的部分和/或部件。
具體實施例方式(第一實施例)
圖I示意性地顯示根據本公開的第一實施例的用于磁熱泵設備的磁制冷系統的結構。圖2顯示了用于磁制冷系統2的熱交換容器單元31的橫截面圖。圖I中所示的磁制冷裝置是磁制冷系統的相關部分，并且對應于沿著圖2中的線I-I截得的橫截面圖。圖3是顯示磁制冷系統2的熱交換容器單元31的相關部分的放大橫截面圖，其中該熱交換容器單元在沿圓周方向上的結構在直線方向上被放大。圖I中所不的磁制冷系統是AMR (有源磁制冷機)式磁制冷系統，根據該AMR式磁制冷系統，由磁熱效應產生的冷能量以及熱能量被儲存在磁性工作材料30中。本實施例的磁制冷系統2由磁制冷裝置3、高溫 側制冷劑回路4(也被稱為第二制冷劑回路)和低溫側制冷劑回路5 (也被稱為第一制冷劑回路)構成。磁制冷裝置3通過磁熱效應產生冷能量和熱能量。熱介質(例如，包括防凍液等的水，以下也被稱為制冷劑)通過由磁制冷裝置3產生的熱能量被加熱，并且這種熱介質在高溫側制冷劑回路4中循環(huán)通過加熱側熱交換器13 (也被稱為散熱裝置)。熱介質(制冷劑)通過由磁制冷裝置3產生的冷能量被冷卻，并且在低溫側制冷劑回路5中循環(huán)通過冷卻側熱交換器12 (也被稱為吸熱裝置)。磁制冷系統2優(yōu)選地應用到例如用于車輛的空氣調節(jié)裝置。例如，熱量從流動通過空氣調節(jié)裝置的殼體的空氣被冷卻側熱交換器12吸收以將空氣冷卻下來。然后，冷卻下來的空氣通過加熱側熱交換器13的散熱被該加熱側熱交換器13加熱，使得溫度被控制的空氣被吹送到車輛的乘客室內以控制車輛內部的空氣的溫度。磁制冷裝置3由熱交換容器裝置31 (以下也被稱為容器裝置31)、磁場控制單元32、一對(第一和第二)制冷劑泵34A和34B、電動機35等構成。多個工作室311形成在容器裝置31中，其中具有磁熱效應的磁性工作材料30容納在該工作室31中，并且熱介質(制冷劑)通過該工作室31。更準確地，磁性工作材料30以多層方式被填充，并且熱介質通過磁性工作材料30之間的空間。磁場控制單元32將磁場施加到磁性工作材料30，從磁性工作材料30除去磁場，并且改變要施加到磁性工作材料30的磁場的強度。所述一對制冷劑泵34A和34B(也被稱為“泵裝置”或“制冷劑移動裝置”)使熱介質(制冷劑)在容器裝置31中移動。電動機35驅動磁制冷裝置3。S卩，磁場控制單元32相對于容器裝置31旋轉。如圖I所示，第一制冷劑泵34A和第二制冷劑泵34B在容器裝置31的兩側與容器裝置31同軸布置。容器裝置31形成為中空圓柱形形狀。多個工作室311設置在容器裝置31的內周邊區(qū)域中，其中磁性工作材料30填充在所述多個工作室311中的每一個中，并且熱介質(制冷劑)通過所述多個工作室311中的每一個。如圖2所示，多個工作室311 (在本實施例中12個室)沿圓周方向以相等間隔布置。如圖I所示，用于熱介質(制冷劑)的入口端口和出口端口分別設置在每一個工作室311的第一軸向端部311b和每一個工作室311的第二軸向端部311a處,第二軸向端部311a在軸向方向(在附圖的左右方向)上與第一軸向端部311b相對。第一制冷劑進入端口 313a和第一制冷劑排出端口 313b形成在每一個工作室311的第一軸向端部311b側，而第二制冷劑進入端口 312a和第二制冷劑排出端口 312b形成在每一個工作室311的第二軸向端部31 Ia側。高溫側制冷劑回路4的上游端連接到第二制冷劑排出端口 312b。低溫側制冷劑回路5的上游端連接到第一制冷劑排出端口 313b
第一壓力切換閥42a設置在容器裝置31中以使工作室311在第一軸向端部311b側的空間與第一制冷劑進入端口 313a連通或與第一制冷劑排出端口 313b連通。以類似的方式，第二壓力切換閥42b設置在容器裝置31中以使工作室311在第二軸向端部311a側的空間與第二制冷劑進入端口 312a連通或與第二制冷劑排出端口 312b連通。第一壓力切換閥42a和第二壓力切換閥42b —起被稱為壓力閥裝置。當第一制冷劑進入端口 313a與工作室311之間的壓力差低于預定值時，第一壓力切換閥42a —方面切斷第一制冷劑進入端口 313a與工作室311在第一軸向端部311b側的空間之間的制冷劑通道，而另一方面，第一壓力切換閥42a打開工作室311在第一軸向端部311b側的空間與第一制冷劑排出端口 313b之間的制冷劑通道。當第一制冷劑進入端口313a與工作室311之間的壓力差變得高 于預定值時，第一壓力切換閥42a的閥構件被向上升起(沿與容器裝置31的中心軸線相對的方向)，使得第一制冷劑進入端口 313a與工作室311在第一軸向端部311b的空間之間的制冷劑通道打開，而工作室311在第一軸向端部311b的空間與第一制冷劑排出端口 313b之間的制冷劑通道被切斷。以同樣方式，當第二制冷劑進入端口 312a與工作室311之間的壓力差低于預定值時，第二壓力切換閥42b —方面切斷第二制冷劑進入端口 312a與工作室311在第二軸向端部311a側的空間之間的制冷劑通道，而另一方面，第二壓力切換閥42b打開工作室311在第二軸向端部311a側的空間與第二制冷劑排出端口 312b之間的制冷劑通道。當第二制冷劑進入端口 312a與工作室311之間的壓力差變得高于預定值時，第二壓力切換閥42b的閥構件被向上升起(沿與容器裝置31的中心軸線相對的方向)，使得第二制冷劑進入端口312a與工作室311在第二軸向端部311a的空間之間的制冷劑通道打開，而工作室311在第二軸向端部311a的空間與第二制冷劑排出端口 312b之間的制冷劑通道被切斷。磁場控制單元32由旋轉軸321、固定到旋轉軸321的轉子322和連接在轉子322的外周邊處的永磁體323構成，并容納在容器裝置31內部。旋轉軸321被支承部可旋轉地支撐，所述支承部設置在容器裝置31的兩個軸向側部處。旋轉軸321的軸向端部中的每一個都從容器裝置31沿其軸向方向延伸，使得該旋轉軸321經由速度改變裝置37連接到每一個制冷劑泵34A和34BDE的驅動軸341，如下所述。制冷劑泵34A的驅動軸341連接到電動機35，使得驅動軸341通過電動機35旋轉。如圖2所示，轉子322 (永磁體323牢固地連接到轉子322的外周邊)固定到旋轉軸321，使得在轉子322與容器裝置31的內周表面之間形成小徑向間隙，從而轉子322在容器裝置31中旋轉。多個永磁體323(在本實施例中為兩個磁體)設置在轉子322的外周邊處，使得磁體323中的每一個都根據旋轉軸321的旋轉周期性地接近容器裝置31的相應的工作室311。一對溝槽在永磁體323之間形成在轉子322中，其中溝槽中的每一個都在軸向方向上延伸。根據上述結構，其中容器裝置31和轉子322作為磁軛工作，通過永磁體323產生磁場。磁場施加到容納在工作室311中的每一個中的磁性工作材料30，或者磁場根據旋轉軸321的旋轉被除去。由非磁性材料(例如，樹脂)制成的保持構件33圍繞相應的工作室311形成，使得工作室311中的每一個都通過相應的保持構件33定位在容器裝置31中。圖3顯示了固定到轉子322的永磁體323和容器裝置31的相關部分的橫截面圖。圖3是顯示相關部分的放大圖，其中沿容器裝置31的圓周方向(即，轉子322的旋轉方向)的相關部分在直線方向上被放大。如圖2中示意性地所示，連接到轉子322的外周邊的永磁體323中的每一個都幾乎被相等地磁化，并且永磁體323的徑向厚度在其旋轉方向上也是恒定的。然而，如圖3所示，永磁體323被形成為使得轉子322的中心與轉子322的外周表面之間的距離沿旋轉方向在圓周區(qū)域上不是恒定的。根據這種特征，當轉子322旋轉時，磁體323的外周表面與容器31的內周表面之間的間隙將被改變。容納磁性工作材料30的工作室311置于磁體323的外表面與容器裝置31的內表面之間的間隙中。間隙對應于由永磁體323和磁軛(該磁軛由容器裝置31和轉子322構成)形成的磁路的間隙31G。間隙31G被形成為使得當轉子322旋轉時要被施加到磁性工作材料30 (磁性工作材料30容納在相應的工作室311中)的磁場以預定圖案變化。更準確地，磁場以圖9中所 示的磁圖案變化。圖3中所示的永磁體323的外周邊的形狀沿旋轉方向按照從導引部分到向后部分的順序對應于圖9中所示的磁曲線。形成在轉子322中的溝槽中的每一個都對應于圖9中的磁圖案的一部分，在該部分處，磁場基本上被除去。所述一對制冷劑泵34A和34B構成用于使制冷劑在容器裝置31中移動的制冷劑移動裝置(泵裝置)，使得制冷劑在相應工作室311的第一軸向端部311b與第二軸向端部311a之間往復運動。根據本實施例，串聯式活塞泵用于制冷劑泵34A和34B。在串聯式活塞泵中，抽吸機構和排放機構同軸布置并通過一個驅動軸341操作。然而，根據本實施例，每一個泵的僅一側泵機構用于操作磁制冷系統。可以提供一個泵并使用兩側泵機構。更詳細地，如圖I所示，制冷劑泵34A和34B中的每一個都具有殼體340、可旋轉地支撐在殼體340中的驅動軸341、以傾斜方式固定到驅動軸341并與驅動軸341 —起旋轉的斜板342、根據斜板342的旋轉往復運動的多對活塞343、在斜板342的兩側形成在殼體340中用于以往復的方式分別容納所述一對活塞343的多對缸筒344a(和344b)。缸筒344a和344b也被稱為泵室。驅動軸341在其兩個軸向端部處由支承部可旋轉地支撐，所述支承部設置在殼體340中。驅動軸341的一個軸向端部從殼體340向外延伸，使得驅動軸341經由速度改變裝置37連接到旋轉軸321。速度改變裝置37中的每一個都構成動力傳遞機構，根據該動力傳遞機構，電動機35的驅動力經由制冷劑泵34A的連接到電動機35的驅動軸341被傳遞給容器裝置31的旋轉軸321和制冷劑泵34B的驅動軸341。速度改變裝置37中的每一個都被構造成使得該速度改變裝置調節(jié)旋轉軸321的轉速相對于相應制冷劑泵34A和34B的驅動軸341的轉速的比值?；谶B接到旋轉軸321的永磁體323的數量確定減速比。例如，在本實施例的兩個磁體的情況下，減速比被設定為使得當制冷劑泵34A和34B的每個活塞343往復運動兩次時旋轉軸321旋轉一圈。制冷劑泵34A和34B中的每一個被操作，使得制冷劑與施加到磁性工作材料30的磁場的變化(即，磁場的施加和除去)同步地被吸入到容器裝置31的每一個工作室311中或從每一個工作室311被排出。制冷劑泵34A的第一缸筒(泵室)344a經由第一連接管314a連接到容器裝置31的第一制冷劑進入端口 313a。制冷劑泵34B的第二缸筒(泵室)344b經由第二連接管314b連接到容器裝置31的第二制冷劑進入端口 312a。低溫側制冷劑回路5的下游端連接到第一連接管314a。允許制冷劑從上游側流動到下游側但是禁止制冷劑從下游側流動到上游側的止回閥(單向閥)43b設置在低溫側制冷劑回路5中。第一蓄壓箱(蓄壓裝置)41a設置在第一連接管314a中。第一蓄壓箱41a的填充有氣體的內部空間經由第一連接管314a連接到制冷劑泵34A的第一缸筒344a。第一蓄壓箱41a通過改變填充在該第一蓄壓箱內部空間中的氣體的體積來積蓄壓力。高溫側制冷劑回路4的下游端連接到第二連接管314b。允許制冷劑從上游側流動到下游側但是禁止制冷劑從下游側流動到上游側的止回閥(一通閥)43a設置在高溫側制冷劑回路4中。第二蓄壓箱(蓄壓裝置)41b設置在第二連接管314b中。第二蓄壓箱41b的填充有氣體的內部空間經由第二連接管314b連接到制冷劑泵34B的第二缸筒344b。第二蓄壓箱41b通過改變填充在該第二蓄壓箱41b的內部空間中的氣體的體積來積蓄壓力。第一蓄壓箱41a和第二蓄壓箱41b以及第一壓力切換閥42a和第二壓力切換閥42b 一起被稱為熱介質移動禁止單元。雖然在附圖中未詳細示出，但是制冷劑泵34A和34B中的每一個都具有多個缸筒(泵室)344a和344b，所述缸筒的數量對應于容器裝置3 I的工作室311的數量。每一個泵室344a (用于低溫側)和每一個泵室344b (用于高溫側)形成一對泵機構(用于移動熱介質的結構)。此外，每一對泵機構彼此相同。然而，并不總是必須設置冷卻側熱交換器12和加熱側熱交換器13，所述冷卻側熱交換器12和加熱側熱交換器13的數量對應于工作室311的數量。多個冷卻側熱交換器12可以集中在一起以構成一個冷卻側熱交換器或數量小于工作室311的數量的多個冷卻側熱交換器。以類似的方式，多個加熱側熱交換器13可以集中在一起以構成一個加熱側熱交換器或數量小于工作室311的數量的多個加熱側熱交換器。除了圖1-3之外，以下參照圖4-9說明磁制冷系統2的操作。由于工作室311中的每一個都具有用于移動熱介質的彼此相同的結構，因此圖4-7中顯示了一個工作室311的用于移動熱介質的結構，并且將說明該一個工作室311的操作。將對其它工作室311依此執(zhí)行以下操作，其中操作相位連續(xù)地改變。從圖4-7省略掉電動機35。當旋轉力從電動機35的輸出軸傳遞到驅動軸341時，磁制冷系統2依此重復執(zhí)行以下第一至第四步驟。即，被冷卻側熱交換器12從外部流體(空氣)吸收的熱能量通過熱介質被移動，并且這種熱能量從加熱側熱交換器13被散熱到外部流體。圖8是顯示工作室311中的熱介質的流體速度的變化的曲線圖，其中從第一軸向端部311b朝向第二軸向端部311a( S卩，在圖中的右側方向)的流體流在正側(在參考線上的上側區(qū)域)被示出。圖9是顯示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁場的變化的曲線圖。在圖8和圖9中，附圖標記“ I ”、“ II ”、“ III ”和“ IV”分別表示第一至第四步驟。如圖4所示，當第一制冷劑泵34A的活塞343從其下死點移動到其上死點時，第二制冷劑泵34B的活塞343從其上死點移動到其下死點，從而執(zhí)行第一步驟的操作。
(第一步驟操作)在第一步驟中，第一制冷劑進入端口 313a與工作室311之間的壓力差低于預定值，因此第一壓力切換閥42a關閉第一制冷劑進入端口 313a與第一軸向端部311b側的工作室311之間的制冷劑通道。因此，從第一制冷劑泵34a泵送出的制冷劑(熱介質)不會流動到工作室311中。因此，工作室311中的制冷劑沒有移動(如由圖8中的“I”所示)。由從第一制冷劑泵34A進行的制冷劑的泵出操作產生的壓力能由于第一蓄壓箱41a中的氣體的體積收縮而被蓄積在第一蓄壓箱41a中，如由圖4中的虛線所示。在第一步驟中，第二制冷劑泵34B吸入制冷劑，使得制冷劑從高溫側制冷劑回路4流入到缸筒344b中，同時第二蓄壓箱41b中的壓力稍微減小。在該第一步驟的操作期間，如由圖9中的“I”所示，永磁體323的施加到磁性工作
材料30的磁場從要被施加到磁性工作材料30的磁場幾乎為零的狀態(tài)迅速增加。換句話說，第一步驟被執(zhí)行，其中要被施加到磁性工作材料30的磁場迅速增加，同時熱介質在工作室3 11中的移動被禁止。如上所述，根據第一步驟，熱介質30在工作室3 11中的移動停止，使得磁性工作材料30保持處于絕熱狀態(tài)，并且要被施加到磁性工作材料30的磁場迅速增力口，從而增加磁性工作材料30的溫度。當第一步驟繼續(xù)時,如圖5所示，第一制冷劑泵34A的活塞343進一步在缸筒344a中朝向上死點移動，同時第二制冷劑泵34B的活塞343在缸筒344b中朝向下死點移動。當第一制冷劑進入端口 313a與工作室311之間的壓力差達到預定值時，第一壓力切換閥42a的閥構件在遠離旋轉軸321的方向上被向上升起，使得第一制冷劑進入端口 313a與第一軸向端部311b側的工作室311之間的制冷劑通道打開。因此，過程從圖4的第一步驟繼續(xù)到圖5的第二步驟。(第二步驟操作)在第二步驟中，除了從第一制冷劑泵34A泵送出的制冷劑之外，制冷劑(熱介質)通過第一蓄壓箱41a蓄積的壓力能從第一蓄壓箱41a流入到第一軸向端部311b的工作室311中。接著，制冷劑流從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a形成在工作室311中，如由圖8中的“II”所示。制冷劑的流體速度具有在第一半部分中具有最高值(峰值)的流體速度圖案。第二制冷劑泵34B從高溫側制冷劑回路4將制冷劑連續(xù)吸入到缸筒344b中。被磁性工作材料30加熱的制冷劑(熱介質)從第二軸向端部311a的工作室311流出到高溫側制冷劑回路4。在第二步驟的操作期間，由永磁體323施加到磁性工作材料30的磁場從第一步驟的磁場的強度(更準確地，第一步驟結束時磁場的強度)進一步逐漸增加，由圖9中的“II”所示。換句話說，第一制冷劑進入端口 313a與工作室311之間的壓力差在第一步驟操作中增加。此外，當這種壓力差變得大于預定值時，施加到磁性工作材料30的磁場從第一步驟結束時的磁場的強度逐漸增加(沒有減少)。第二步驟操作因此被執(zhí)行，其中熱介質(制冷劑)在工作室3 11中從第一軸向端部311b移動到第二軸向端部311a。在第二步驟中，在第一步驟中溫度增加的磁性工作材料30的熱能量被傳遞到熱介質(制冷劑)并移動到第二軸向端部311a。
在第二步驟中，要被施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質(制冷劑)在工作室311中的流體速度而逐漸增加，使得在第二步驟中在磁性工作材料30中產生的熱能量也被傳遞到熱介質。如圖3所示，磁體323與容器裝置31之間的間隙31G基于操作狀態(tài)而減小。因此，在第二步驟中，磁場以當熱介質(制冷劑)的流體速度在工作室311中變得越高時要被施加到磁性工作材料30的磁場的增加速率變得越大的方式增加。例如，當熱介質的流體速度變成其最大值時，磁場的增加速率變成最大值(在第二步驟“II”中圖9的曲線的斜率)。根據這樣的操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)下，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第二步驟操作期間保持處于較高值。當第一制冷劑泵34A的活塞343已經到達上死點并且活塞343從上死 點朝向下死點移動時，如圖6所示，第二制冷劑泵34B的活塞343從下死點朝向上死點移動，以執(zhí)行第
三步驟。(第三步驟操作)在第三步驟中，由于第二制冷劑進入端口 312a與工作室311之間的壓力差低于預定值，因此第二壓力切換閥42b保持第二制冷劑進入端口 312a與第二軸向端部311a的工作室311之間的制冷劑通道的切斷狀態(tài)。因此，從第二制冷劑泵34B泵送出來的制冷劑不會流入到工作室311中，使得在工作室311中沒有執(zhí)行制冷劑(熱介質)的移動，由圖8中的“III”所示。由從第二制冷劑泵34B進行的制冷劑的泵出操作產生的壓力能由于第二蓄壓箱41b中的氣體的體積收縮而被蓄積在第二蓄壓箱41b中，如由圖6中的虛線所示。在該第三步驟中，第一制冷劑泵34A吸入制冷劑，使得制冷劑從低溫側制冷劑回路5流入到缸筒344a中，同時第一蓄壓箱41a中的壓力稍微減小。在第三步驟的操作期間，如由圖9中的“III”所示，由于形成在磁體323中的階梯形部分(即，間隙31G的迅速增加，如圖3所示)，永磁體323的施加到磁性工作材料30的磁場從在第二步驟中已經增加的磁場(從第二步驟結束時的磁場)的強度迅速減小。換句話說，第三步驟被執(zhí)行，其中要被施加到磁性工作材料30的磁場迅速減小，同時熱介質在工作室311中的移動被禁止。如上所述，根據第三步驟，熱介質在工作室311中的移動停止，使得磁性工作材料30保持處于絕熱狀態(tài)，并且施加到磁性工作材料30的磁場迅速減小，從而降低磁性工作材料30的溫度。當第三步驟繼續(xù)時，如圖7所示，第二制冷劑泵34B的活塞343進一步在缸筒344b中朝向上死點移動，同時第一制冷劑泵34A的活塞343在缸筒344a中朝向下死點移動。當第二制冷劑進入端口 312a與工作室311之間的壓力差達到預定值時，第一壓力切換閥42b的閥構件在遠離旋轉軸321的方向上被向上升起，使得第二制冷劑進入端口 312a與第二軸向端部311a的工作室311之間的制冷劑通道打開。因此，過程從圖6的第三步驟繼續(xù)到圖7的第四步驟。(第四步驟操作)在第四步驟中，除了從第二制冷劑泵34B泵送出的制冷劑之外，制冷劑通過第二蓄壓箱41b蓄積的壓力能從第二蓄壓箱41b流入到第二軸向端部311b側的工作室311中。接著，制冷劑流從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b形成在工作室311中，如由圖8中的“IV”所示。在圖8中，制冷劑的流體速度具有在第一半部分中具有峰值的流體速度圖案。第一制冷劑泵34A從低溫側制冷劑回路5將制冷劑連續(xù)吸入到缸筒344a中。被磁性工作材料30冷卻的制冷劑(熱介質)從第一軸向端部311b側的工作室311流出到低溫側制冷劑回路5。在第四步驟的操作期間，由永磁體323施加到磁性工作材料30的磁場從第三步驟的磁場(第三步驟結束時的磁場)的強度進一步逐漸減小到磁場幾乎變?yōu)榱愕臓顟B(tài)，如由圖9中的“IV”所示。換句話說，第二制冷劑進入端口 312a與工作室311之間的壓力差在第四步驟操作·中增加。此外，當這種壓力差變得大于預定值時，施加到磁性工作材料30的磁場從第三步驟結束時的磁場的強度逐漸減小(沒有增加)。第四步驟操作因此被執(zhí)行，其中熱介質(制冷劑)在工作室311中從第二軸向端部311a移動到第一軸向端部311b。在第四步驟中，在第三步驟中溫度減小的磁性工作材料30的冷能量被傳遞到熱介質(制冷劑)并移動到第一軸向端部311b。在第四步驟中，要被施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質(制冷劑)在工作室311中的流體速度而逐漸減小，使得在第四步驟中在磁性工作材料30中產生的冷能量也被傳遞到熱介質。如圖3所示(在圖3的右側部分中)，磁體323與容器裝置31之間的間隙31G基于操作狀態(tài)而增加。因此，在第四步驟中，磁場以當熱介質(制冷劑)的流體速度在工作室311中變得越高時施加到磁性工作材料30的磁場的減小速率變得越大的方式被減小。根據這樣的操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第四步驟操作期間保持高值。當第二制冷劑泵34B的活塞343已經到達上死點并且活塞343從上死點20朝向下死點移動時，第一制冷劑泵34A的活塞343從下死點朝向上死點移動，以再次執(zhí)行第一步驟。根據上述結構和操作，第一至第四步驟重復執(zhí)行，使得由冷卻側熱交換器12吸收的熱能量在加熱側熱交換器13處被散發(fā)。在第一步驟中，熱介質(制冷劑)的移動在工作室311中被停止，從而形成絕熱狀態(tài)，并且要被施加到磁性工作材料30的磁場增加。因此，可以增加磁性工作材料30的溫度。在第二步驟中，熱介質(制冷劑)在工作室311中從第一軸向端部311b移動到第二軸向端部311a。因此，可以將熱能量從磁性工作材料30 (磁性工作材料30的溫度在第一步驟和第二步驟中增加)傳遞到熱介質從而將熱能量移動到第二軸向端部311a。在第三步驟中，熱介質(制冷劑)的移動再次在工作室311中停止從而形成絕熱狀態(tài)，并且施加到磁性工作材料30的磁場減小。因此,可以降低磁性工作材料30的溫度。在第四步驟中，熱介質(制冷劑)在工作室311中從第二軸向端部311a移動到第一軸向端部311b。因此，可以將冷能量從磁性工作材料30 (磁性工作材料30的溫度在第三步驟和第四步驟中減小)傳遞到熱介質從而將冷能量移動到第一軸向端部311b。在第二步驟中，要被施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質在工作室311中從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的移動速度(流體速度)而增加。因此，可以保持磁性工作材料30處于等溫狀態(tài)。另外，在第四步驟中，施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質在工作室311中從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b的移動速度(流體速度)而減小。因此，可以保持磁性工作材料30處于等溫狀態(tài)。因此，在第二步驟和第四步驟中可以保持磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數處于高值。更詳細地，第一制冷劑泵34A和第二制冷劑泵34B的操作和磁場控制單元32的操作互相同步，使得當在第二步驟中熱介質在工作室311中從第一軸向端部311b移動到第二軸向端部311a時要被施加到磁性工作材料30的磁場增加，或者當在第四步驟中熱介質在工作室3 11中從第二軸向端部311a移動到第一軸向端部311b時施加到磁性工作材料30的磁場減小。另外，制冷劑泵34A和34B的操作和磁場控制單元32的操作互相同步，使得當熱介質在工作室311中的移動速度(流體速度)越高時施加到磁性工作材料30的磁場的變化率變得越大。如上所述，在第二步驟中，當熱介質的移動速度變得越高，并且從磁性工作材料30到熱介質的熱傳遞越高時，要被施加到磁性工作材料30的磁場的增加速率相應地越大，使得磁性工作材料30中產生的熱能量的量越大。因此，在第二步驟中，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)下。以類似于第二步驟的方式，在第四步驟中，當熱介質的移動速度變得越高，并且從熱介質到磁性工作材料30的熱傳遞越高時，要被施加到磁性工作材料30的磁場的減小速率相應地越大，使得磁性工作材料30中的吸熱量越大。因此，在第四步驟中，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)下。因此，磁制冷系統2的操作效率可以增加。圖10是以溫度熵圖顯示磁制冷系統2的熱循環(huán)的特性特征(由實線所示)的曲線圖。點劃線顯示卡諾循環(huán)，卡諾循環(huán)是考慮操作效率的理想熱循環(huán)中的一個。虛線顯示比較示例的特性特征，其中工作室中的熱介質(制冷劑)連續(xù)移動以往復運動，且不會停止這種往復移動，并且磁場的強度在將磁場施加到磁性工作材料的操作期間沒有變化。如上所述，在本實施例的磁制冷系統2中，磁性工作材料30在第一步驟中在磁激發(fā)和絕熱變化狀態(tài)下操作，在第二步驟中在磁激發(fā)和等溫變化狀態(tài)下操作，在第三步驟中在去磁和絕熱變化狀態(tài)下操作，而在第四步驟中在去磁和等溫變化狀態(tài)下操作。由圖10中的點劃線所示的為理想熱循環(huán)之一的卡諾循環(huán)由以下過程構成絕熱激發(fā)過程、等溫激發(fā)過程、絕熱去磁過程以及等溫去磁過程。在本實施例的磁制冷系統2中，第一步驟“I”可以接近理想絕熱激發(fā)過程，而第二步驟“II”可以接近理想等溫激發(fā)過程。此外，第三步驟“III”可以接近理想絕熱去磁過程，而第四步驟“ IV”可以接近理想等溫去磁過程。如上所述，本實施例的熱循環(huán)(如由圖10中的實線所示)可以接近理想熱循環(huán)(例如，點劃線所示的卡諾循環(huán))。因此，可以在相應的絕熱激發(fā)過程、等溫激發(fā)過程、絕熱去磁過程以及等溫去磁過程中減少與理想熱循環(huán)的偏差度。因此，可以增加磁制冷系統2的操作效率。
在第二步驟和第四步驟期間，磁場控制單元32基于熱循環(huán)(熱泵循環(huán))的操作階段改變通過磁性工作材料30的磁路中的磁阻，以改變要被施加到磁性工作材料30的磁場的強度?；跓峤橘|(制冷劑)的移動速度確定磁場的強度的變化率。磁性工作材料30設置在里面的間隙31G形成在磁路中。間隙31G基于操作階段(相位)通過磁場控制單元32而改變，以改變磁路中的磁阻。因此，磁場控制單元32基于操作階段改變磁路的間隙31G，從而容易地改變磁路的磁阻。因此，可以在第二步驟和第四步驟中基于階段 容易并且確定地改變要被施加到磁性工作材料30的磁場的強度的增加-減小速率。另外，設置蓄壓箱41a和41b以及壓力切換閥42a和42b。根據這種簡單結構，即使當制冷劑泵34A和34B連續(xù)操作時，也可以容易地形成第一步驟的絕熱狀態(tài)并將操作模式從第一步驟改變到第二步驟。以同樣方式，在制冷劑泵34A和34B連續(xù)操作的同時，可以容易地形成第三步驟的絕熱狀態(tài)并從第三步驟進行到第四步驟。要被施加到磁性工作材料30的磁場在第一步驟中比在第二步驟中更加迅速增力口，而施加到磁性工作材料30的磁場在第三步驟中比在第四步驟中更加迅速地減小。因此，在第一步驟中，可以形成絕熱狀態(tài)從而迅速加熱磁性工作材料30。在第三步驟中，可以形成絕熱狀態(tài)從而迅速冷卻磁性工作材料30。因此，可以平穩(wěn)地進行重復執(zhí)行第一步驟到第四步驟的操作，從而進一步增加磁熱泵設備的操作效率。在本實施例中，間隙31G基于操作階段而改變，使得磁場控制單元32改變磁路中的磁阻。然而，本公開將不會受限于本實施例的這種結構。(第一實施例的變形例)例如，磁場控制單元可以以圖11中所示的磁場控制單元32A的方式被修改。磁場控制單元32A具有磁阻構件324，該磁阻構件連接在每一個永磁體3239的外周表面處并在轉子322的旋轉方向上延伸。永磁體3239在所述旋轉方向上延伸并在垂直于旋轉軸321的平面上具有弧形形狀橫截面。永磁體3239在徑向方向上具有恒定厚度。如圖12中詳細所示，其中相關部分在直線方向上被放大，磁阻構件324由沿轉子322的旋轉方向布置的多種不同的材料構成，所述多種材料中的每一種都具有不同于彼此的磁阻值(例如，具有大磁阻值的樹脂和具有低磁阻值的鐵)。磁阻構件324的一部分(要被施加到磁性工作材料30的磁場在所述一部分處應該較大)被形成為使得所述一部分的磁阻值較小。根據這種結構，設置在磁路中的磁阻構件324的磁阻值基于操作階段而變化以改變磁路中的磁阻。根據上述結構，磁場控制單元32A基于操作階段改變磁阻構件324 (設置在磁路中)的磁阻值，從而改變磁路的磁阻。因此，在第二步驟和第四步驟中，可以基于階段容易并且確定地改變要被施加到磁性工作材料30的磁場的強度的增加-減小速率。磁場控制單元32可以進一步以圖13中所示的磁場控制單元32B的方式被修改。在磁場控制單元32B中，槽口部分3221形成在轉子322中，所述轉子形成磁軛的一部分。槽口部分3221中的每一個都沿圓周方向(即，轉子的旋轉方向)和軸向方向延伸。如圖14中更加詳細地所示，其中相關部分在直線方向上被放大，槽口部分3221在徑向方向上的空間尺寸沿著轉子的旋轉方向變化。槽口部分3221的空間尺寸在要被施加到磁性工作材料30的磁場應該較大的該部分處變得較小?？臻g尺寸的最小值在中間部分處為零。根據上述結構(空間尺寸沿著旋轉方向變化)，也可以基于操作階段改變磁路20的磁阻。如上所述，在磁場控制單元32B中，設置在磁路中的磁軛(轉子322)的空間尺寸基于操作階段而變化，使得磁路中的磁阻變化。因此，在第二步驟和第四步驟中，可以基于階段容易并且確定地改變要被施加到磁性工作材料30的磁場的強度的增加-減小速率。在圖13和圖14中所示的變形例中，槽口部分3221是空的空間。然而，磁阻材料可以填充在槽口部分3221中另外，磁場控制單元的永磁體基于熱循環(huán)(熱泵循環(huán))的操作階段沿著轉子的旋轉方向可以具有不同的磁性特征，以便基于熱介質(制冷劑)在第二步驟和第四步驟的移動速度設定磁場的強度的改變速率。
例如，磁場控制單元32可以進一步以圖15中所示的磁場控制單元32C的方式被修改。根據磁場控制單元32C，永磁體3231由沿轉子322的旋轉方向布置的多個磁體片構成。多個磁體片的磁性特征不同于彼此。位于要被施加到磁性工作材料30的磁場應該較大的部分處的磁體片中的一個或一些相對于其它磁體片具有較大的殘余磁通量密度或較大的磁保持力。在上述結構中，磁場控制單元32C基于操作階段改變永磁體323 I的殘余磁通量密度或磁保持力。因此，在第二步驟和第四步驟中，可以基于操作階段容易地并且確定地改變施加到磁性工作材料30的磁場的強度的增加-減小速率。另外，磁場控制單元32可以進一步以圖16中所示的磁場控制單元32D的方式被修改。根據磁場控制單元32D，永磁體3232由沿轉子322的旋轉方向布置的多個磁體片構成。多個磁體片的磁化方向不同于彼此。在圖16中，每一個箭頭都表示相應磁體片的磁化方向。通過磁體片的這種布置，可以獲得與磁場控制單元32C的效果相同的效果。在圖15和16中所示的變形例中，永磁體3231和3232中的每一個都由多個磁體片構成。然而，一個永磁體可以用于永磁體3231或3232，其中(在一個磁體中)能夠實現不同磁性特征。此外，磁場控制單元32可以以圖17中所示的磁場控制單元32E的方式被修改。如圖17所示，其中磁場控制單元32E的相關部分在直線方向上被放大，沿轉子的旋轉方向延伸的永磁體3233被設置。永磁體3233沿徑向方向的厚度沿著轉子的旋轉方向變化。永磁體3233的厚度在要被施加到磁性工作材料30的磁場應該較大的部分處較大。根據上述結構，磁場控制單元32E基于操作階段改變永磁體3233的厚度，使得磁路中的磁阻變化。因此，在第二步驟和第四步驟中，可以基于操作階段容易地并且確定地改變施加到磁性工作材料30的磁場的強度的增加-減小速率。在圖17的上述變形例中，一個永磁體的厚度變化。然而，永磁體可以由多個磁體片構成，該多個磁體片的厚度不同于彼此。也可以使上述變形例相互組合以基于操作階段改變磁場的強度以及要被施加到磁性工作材料30的磁場的強度的增加-減小速率。換句話說，多于兩個的以下參數可以基于操作階段而改變。這些參數是間隙31G的尺寸、磁阻構件324的磁阻值、槽口部分3221的空間尺寸、永磁體的殘余磁通量密度、永磁體的磁保持力、永磁體的磁化方向、永磁體沿徑向方向的厚度等。(第二實施例)以下參照圖18和圖19說明本公開的第二實施例。第二實施例的熱介質的流體速度圖案以及磁場的施加圖案不同于第一實施例的熱介質的流體速度圖案以及磁場的施加圖案。在第二實施例中使用與第一實施例相同的附圖標記。圖18是顯示本實施例的熱介質在工作室311中的流體速度的變化的曲線圖。圖19是顯示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁場的變化的曲線圖。本實施例的磁制冷系統幾乎與第一實施例的磁制冷系統相同。在本實施例中獲得圖18的流體速度圖案，其中斜板342的形狀稍微被改變。在第一實施例中，說明了六個不同的磁場控制單元32 (包括變形例32A至32E)，根據磁場控制單元32中的每一個，要被施加到磁性工作材料30的磁場的強度以及磁場的強度的增加-減小速率基于相應的操作階段而變化。根據本實施例，獲得圖19的磁場的施加圖案，其中六個磁場控制單元32(以及32A至32E)的一個或多個磁場控制單元與其它磁場控制單元32 (和32A至32E)組合。在第一步驟“I”和第三步驟“III”中，本實施例的磁制冷系統以與第一實施例的磁制冷系統相同的方式操作。在第二步驟中，除了從第一制冷劑泵34A泵送出制冷劑之外，制冷劑通過第一蓄壓箱41a蓄積的壓力能從第一蓄壓箱41a立即流動到第一軸向端部311b的工作室311中。接著，恒定流體速度的制冷劑流從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a形成在工作室311中，如由圖18中的“II”所示。第二制冷劑泵34B從高溫側制冷劑回路4吸入制冷劑到缸筒(泵室)344b中。被磁性工作材料30加熱的制冷劑(熱介質)從第二軸向端部311a的工作室311流出到達高溫側制冷劑回路4。在第二步驟的操作期間，由永磁體323施加到磁性工作材料30的磁場進一步從第一步驟的磁場(更準確地，第一步驟結束時的磁場)逐漸增加，由圖19中的“II”所示。換句話說，第一制冷劑進入端口 313a與工作室311之間的壓力差在第一步驟操作中增加。此外，當這種壓力差變得大于預定值時，施加到磁性工作材料30的磁場從第一步驟結束時的磁場的強度逐漸增加(沒有減小)。第二步驟操作因此被執(zhí)行，其中熱介質(制冷劑)在工作室311中從第一軸向端部311b移動到第二軸向端部311a。在第二步驟中，在第一步驟中溫度增加的磁性工作材料30的熱能量傳遞到熱介質(制冷劑)并移動到第二軸向端部311a。在第二步驟中，要被施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質(制冷劑)在工作室311中的流體速度而逐漸增加，使得在第二步驟中在磁性工作材料30中產生的熱能量被傳遞到熱介質。因此，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)。磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第二步驟期間保持較高值。在第四步驟中，除了從第二制冷劑泵34B泵送出制冷劑之外，制冷劑通過第二蓄壓箱41b蓄積的壓力能立即從第二蓄壓箱41b流動到第二軸向端部311a側的工作室311中。接著，恒定流體速度的制冷劑流從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b形成在工作室311中，如由圖18的“IV”所示。弟一制冷劑栗34A將制冷劑從低溫側制冷劑回路吸入到缸筒(栗室)344a中。被磁性工作材料30冷卻的制冷劑(熱介質)從第一軸向端部311b側的工作室311流出到達低溫側制冷劑回路5。在第四步驟的操作期間，由永磁體323施加到磁性工作材料30的磁場從第三步驟的磁場(第三步驟結束時的磁場)進一步逐漸減小到磁場幾乎變?yōu)榱愕臓顟B(tài)，如由圖19中的“IV”所示。換句話說，第二制冷劑進入端口 312a與工作室311之間的壓力差在第四步驟操作中增加。此外，當這種壓力差變得大于預定值時，施加到磁性工作材料30的磁場從第三步驟結束時的磁場逐漸減小(沒有增加)。第四步驟操作因此被執(zhí)行，其中熱介質(制冷劑)在工作室311中從第二軸向端部311a移動到第一軸向端部311b。在第四步驟中，在第三步驟中溫度減小的磁性工作材料30的冷能量傳遞到熱介質(制冷劑)并移動到第一軸向端·部 311b。在第四步驟中，要被施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質(制冷劑)在工作室311中的流體速度而逐漸減小，使得在第四步驟中在磁性工作材料30中產生的冷能量也被傳遞到熱介質。因此，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)。磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第四步驟期間保持較高值。根據上述結構和操作，重復執(zhí)行第一步驟至第四步驟，使得被冷卻側熱交換器12吸收的熱能量在加熱側熱交換器13處被散發(fā)。在第一步驟中，熱介質(制冷劑)的移動在工作室311中停止從而形成絕熱狀態(tài)，并且要被施加到磁性工作材料30的磁場增加。因此，可以增加磁性工作材料30的溫度。在第二步驟中，熱介質(制冷劑)在工作室311中從第一軸向端部311b移動到第二軸向端部311a。因此，可以將熱能量從磁性工作材料30 (磁性工作材料30的溫度在第一步驟和第二步驟中增加)傳遞到熱介質從而將熱能量移動到第二軸向端部311a。在第三步驟中，熱介質(制冷劑)的移動再次在工作室311中停止從而形成絕熱狀態(tài)，并且施加到磁性工作材料30的磁場減小。因此,可以降低磁性工作材料30的溫度。在第四步驟中，熱介質(制冷劑)在工作室311中從第二軸向端部311a移動到第一軸向端部311b。因此，可以將冷能量從磁性工作材料30 (磁性工作材料30的溫度在第三步驟和第四步驟中減小)傳遞到熱介質從而將熱能量移動到第一軸向端部311b。在第二步驟中，要被施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質在工作室311從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的移動速度(流體速度)而增加。因此，可以保持磁性工作材料30處于等溫狀態(tài)。另外，在第四步驟中，施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質在工作室311從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b的移動速度(流體速度)而減小。因此，可以保持磁性工作材料30處于等溫狀態(tài)。因此，在第二步驟和第四步驟中可以保持磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數處于高值。以與第一實施例相同的方式，在第二實施例中，可以增加磁制冷系統2的操作效率。因此，在本實施例的磁制冷系統中，磁性工作材料30在第一步驟中在磁激發(fā)和絕熱變化狀態(tài)下操作，磁性工作材料30在第二步驟中在磁激發(fā)和等溫變化狀態(tài)下操作，磁性工作材料30在第三步驟中在去磁和絕熱變化狀態(tài)下操作，而磁性工作材料30在第四步驟中在去磁和等溫變化狀態(tài)下操作。因此，本實施例的熱循環(huán)可以接近理想熱循環(huán)，如由圖10中的實線所示。(第三實施例)以下參照圖20說明本公開的第三實施例。第三實施例與第一實施例的不同在于熱交換容器裝置31被分成兩個容器單元，所述兩個容器單元中的一個是用于通過磁熱效應生成熱能量的高溫側容器單元31a，所述 兩個容器單元中的另一個是用于通過磁熱效應生成冷能量的低溫側容器單元31b。以與第二實施例相同的方式，在本實施例中使用相同的附圖標記用于表示相同和/或類似的部分和部件。如圖20中所示，高溫側容器單元31a和低溫側容器單元31b與一個制冷劑泵34同軸布置，其中制冷劑泵34布置在容器單元31a與31b之間。容器單元31a和31b中的每一個都形成為圓柱形中空形狀。多個工作室311在容器單元31a和31b中的每一個中形成在該容器單元的內周邊部分處并沿圓周方向布置，以分別容納磁性工作材料30。熱介質(制冷劑)通過相應的工作室311。一對入口-出口端口 312在與制冷劑泵34相對的一側(圖中的右手側)設置在容器單元31a的每一個工作室311的軸向端部311a(第二軸向端部)中，而另一對入口 -出口端口 313在與制冷劑泵34相對的一側(圖中的左手側)設置在另一個容器單元31b的每一個工作室311的軸向端部31 Ib (第一軸向端部)中。制冷劑通過所述一對入口-出口端口 312或313被吸入到工作室或從工作室被排放。多對入口 -出口端口 312設置在高溫側容器單元31a中，并且每一對入口 -出口端口 312與相應的工作室311連通。每一對入口-出口端口 312都由制冷劑進入端口 312a和制冷劑排出端口 312b構成。為每一個制冷劑進入端口 312a設置吸入閥312c，其中當制冷劑被吸入到工作室311中時吸入閥312c打開。同樣地，為每一個制冷劑排出端口 312b設置排出閥312d，使得當從工作室311排放制冷劑時排出閥312d打開。以類似的方式，多對入口-出口端口 313設置在低溫側容器單元31b中，并且每一對入口 -出口端口 313與相應的工作室311連通。每一對入口-出口端口 313都由制冷劑進入端口 313a和制冷劑排出端口 313b構成。為每一個制冷劑進入端口 313a設置吸入閥313c，其中當制冷劑被吸入到工作室311中時吸入閥313c打開。同樣地，為每一個制冷劑排出端口 313b設置排出閥313d，使得當從工作室311排放制冷劑時排出閥313d打開。多個連接管314a設置在制冷劑泵34的每一個缸筒(泵室)344a與制冷劑泵34側(即，圖中容器單元31a的左手側)的高溫側容器單元31a的每一個工作室311之間。以類似的方式，多個連接管314b設置在制冷劑泵34的每一個缸筒(泵室)344b與在制冷劑泵34側(即，圖中的容器單元31b的右手側)的低溫側容器單元31b的每一個工作室311之間。每一個容器單元31a或31b的內部結構基本上與第一實施例的容器單元的內部結構相同。其說明被省略。
高溫側容器單元31a的旋轉軸321朝向制冷劑泵34向外延伸，使得旋轉軸321經由速度改變裝置37連接到制冷劑泵34的驅動軸341。以類似的方式，用于低溫側容器單元31b的旋轉軸321的一端朝向制冷劑泵34向外延伸，使得旋轉軸321經由速度改變裝置37連接到制冷劑泵34的驅動軸341。另外，旋轉軸321的另一端向外延伸到電動機35 (在與制冷劑泵34相對的方向上)，使得旋轉軸321的另一端連接到電動機35。制冷劑泵34構成制冷劑移動裝置，該制冷劑移動裝置使制冷劑移動以在高溫側容器單元31a的入口-出口端口 312與低溫側容器單元31b的入口-出口端口 313之間往復運動。在本實施例中，一個串聯式活塞泵用作制冷劑泵34，其中兩個壓縮機構(設置在斜板342的兩側)通過一個驅動軸341同軸操作。更詳細地，本實施例的制冷劑泵34由以下部件構成殼體340 ;可旋轉地支撐在殼體340中的驅動軸341 ;斜板342，所述斜板342以傾斜方式連接到驅動軸341，使得斜板342與驅動軸341 —起旋轉；根據斜板342的旋轉往復運動的多個活塞343 ;和在斜板342的兩側形成在殼體340中的多個缸筒344a和344b。驅動軸341的每一個軸向端部都從殼體340向外延伸并經由速度改變裝置37分別連接到用于高溫側容器單元31a和低溫側容器單元31b的旋轉軸321。多個缸筒344由高溫側缸筒344a和低溫側缸筒344b構成，高溫側缸筒344a中的每一個都經由相應的連接管314a連接到高溫側容器單元31a的相應工作室311，低溫側缸筒344b中的每一個都經由相應的連接管314b連接到低溫側容器單元31b的相應工作室311。(用于高溫側的)缸筒344a中的制冷劑和(用于低溫側的)缸筒344b中的制冷劑經由殼體340、斜板342、活塞343等相互熱連接。殼體340、斜板342和活塞343優(yōu)選地由具有聞導熱系數的材料(例如，銅、招等)制成。吸入閥312c和313c中的每一個和排出閥312d和313d中的每一個都被設置成用于防止制冷劑在高溫側制冷劑回路4和低溫側制冷劑回路5中逆流，這類似于第一實施例的止回閥43a和43b。根據本實施例，每一個排出閥312d和313d作為壓力閥裝置操作，當工作室311與制冷劑回路4或5之間的差壓變得大于預定值時該壓力閥裝置打開。以與第一實施例相同的方式，蓄壓箱41a和41b分別設置在連接管314a和314b中。在本實施例中，蓄壓箱41a和41b以及排出閥312d和313d —起被稱作熱介質移動禁止單元。根據本實施例的結構，當容器單元31a和31b中的磁場控制單元32以及制冷劑泵34通過電動機35連續(xù)操作時，磁性工作材料30分別在第一步驟中在磁激發(fā)和絕熱變化狀態(tài)下操作，在第二步驟中在磁激發(fā)和等溫變化狀態(tài)下操作，在第三步驟中在去磁和絕熱變化狀態(tài)下操作，而在第四步驟中在去磁和等溫變化狀態(tài)下操作。因此，可以獲得與第一實施例相同的效果。在上述第一至第三實施例中，當制冷劑泵的斜板342的形狀相應地形成時，可以在第一和第三步驟中禁止熱介質(制冷劑)的移動。在這種情況下，磁性工作材料30可以在第一和第三步驟中在絕熱變化狀態(tài)下操作，而不需要設置蓄壓箱41a和41b。
(第四實施例)以下參照圖21-26說明本公開的第四實施例。第四實施例與第一至第三實施例的不同在于磁性工作材料在熱循環(huán)的第一步驟和第三步驟中不在絕熱狀態(tài)下操作。圖21是顯示具有根據本公開的第四實施例的磁制冷系統(也被稱為磁熱泵系統)的空氣調節(jié)裝置I的概要結構的示意性視 圖。圖22是顯示磁制冷系統2的磁制冷裝置103的放大橫截面圖。圖23是磁制冷裝置103的沿垂直于磁制冷裝置103的軸線的平面截得的橫截面圖。圖21和圖22的磁制冷裝置103的每一個橫截面圖對應于沿圖23中的線XXI/XXII-XXI/XXII截得的橫截面。根據本實施例，磁熱泵系統2應用于用于車輛的空氣調節(jié)裝置1，所述車輛從內燃機接收車輛驅動力?？諝庹{節(jié)裝置I具有布置在車輛的發(fā)動機室中的磁制冷系統2、布置在車輛的乘客室中的空氣調節(jié)單元10，以及空氣調節(jié)控制單元100。磁制冷系統2的制冷劑回路切換到用于冷卻乘客室的冷卻模式、用于加熱乘客室的加熱模式、以及用于對乘客室中的空氣進行除濕的除濕模式?？諝庹{節(jié)裝置I執(zhí)行冷卻操作、加熱操作和/或除濕操作。圖21中所不的磁制冷系統是AMR (有源磁制冷機)式磁制冷系統，根據該AMR式磁制冷系統，由磁熱效應產生的冷能量以及熱能量被儲存在磁性工作材料30中。本實施例的磁制冷系統2由磁制冷裝置103、高溫側制冷劑回路4和低溫側制冷劑回路5構成。磁制冷裝置103通過磁熱效應產生冷能量和熱能量。熱介質(例如，包括防凍液等的水，以下也被稱為制冷劑)通過由磁制冷裝置103產生的熱能量被加熱，并且這種熱介質在高溫側制冷劑回路4 (也被稱為第二制冷劑回路)中循環(huán)通過加熱側熱交換器13 (也被稱為散熱裝置)。熱介質(制冷劑)通過由磁制冷裝置103產生的冷能量被冷卻，并且在低溫側制冷劑回路5 (也被稱為第一制冷劑回路)中循環(huán)通過冷卻側熱交換器12 (也被稱為吸熱裝置)。磁制冷裝置103由熱交換容器裝置31 (容器單元部分31a和31b)、磁場控制單元32、制冷劑泵34、電動機35等構成。多個工作室311形成在容器單元部分31a和31b中的每一個中，其中具有磁熱效應的磁性工作材料30分別容納在該工作室31中，并且熱介質(制冷劑)通過該工作室31。磁場控制單元32中的每一個都將磁場施加到磁性工作材料30，和除去施加到磁性工作材料30的磁場。制冷劑泵34 (泵裝置或制冷劑移動裝置)使熱介質(制冷劑)在熱交換容器裝置31中移動。電動機35驅動磁制冷裝置103。如圖22所示，容器裝置31被分成兩個容器單元部分，所述兩個容器單元部分中的一個是用于通過磁熱效應生成熱能量的高溫側容器單元部分31a，而所述兩個容器單元部分中的另一個是用于通過磁熱效應生成冷能量的低溫側容器單元部分31b。容器單元部分31a和31b經由制冷劑泵34互相同軸布置。在本實施例中，高溫側容器單元部分31a、低溫側容器單元部分31b和制冷劑泵34相互一體形成,其中這些部件31a、31b和34容納在共用殼體340中。容器單元部分31a和31b中的每一個都由圓柱形中空容器構成。多個工作室311設置在相應容器單元部分31a和31b的內周邊區(qū)域中，其中磁性工作材料30填充在所述多個工作室311中的每一個中，并且熱介質(制冷劑)通過所述多個工作室311中的每一個。如圖23所示，多個工作室311(在本實施例中12個室)沿圓周方向以相等間隔布置。如圖22所示，一對入口 -出口端口 312設置在與制冷劑泵34的相對側(圖中的右手側)的容器單元部分31a的每一個工作室311的軸向端部311a(第二軸向端部)中，而另一對入口 -出口端口 313設置在與制冷劑泵34的相對側(圖中的左手側)的另一個容器單元部分31b的每一個工作室311的軸向端部311b(第一軸向端部)中。制冷劑通過所述一對入口 -出口端口 312和313被吸入到工作室311或從工作室311被排放。多對入口-出口端口 312設置在高溫側容器單元部分31a中，并且每一對入口-出口端口 312與相應的工作室311連通。多對入口-出口端口 313設置在低溫側容器單元部分31b中，并且每一對入口 -出口端口 313與相應的工作室311連通。在圖22中，顯示了連接到高溫側容器單元部分31a兩對入口-出口端口 312，其中所述兩對入口-出口端口 312中的一對連接到附圖上側的工作室311，而所述兩對入口-出
口端口 312中的另一對連接到附圖下側的工作室311。每一個入口-出口端口 312都由制冷劑進入端口 312a和制冷劑排出端口 312b構成，其中制冷劑通過制冷劑進入端口 312a被吸入到容器單元部分31a中，而制冷劑通過制冷劑排出端口 312b從容器單元部分31a被排出。吸入閥312c設置在每一個制冷劑進入端口 312a中，其中當制冷劑被吸入到工作室311中時抽吸閥312c打開。排出閥312d設置在每一個制冷劑排出端口 312b中，其中當從工作室311排放制冷劑時排出閥312d打開。以類似的方式，在圖22中顯示了連接到低溫側容器單元部分31b的兩對入口 -出口端口 313，其中所述兩對入口 -出口端口 313中的一對連接到附圖上側的工作室311，而所述兩對入口 -出口端口 313中的另一對連接到附圖下側的工作室311。每一個入口-出口端口 313都由制冷劑進入端口 313a和制冷劑排出端口 313b構成。吸入閥313c設置在每一個制冷劑入口端口 313a中。排出閥313d設置在每一個制冷劑排出端口 313b中。連通通道314和315分別設置在容器單元部分31a和31b的每一個側壁處，使得每一個工作室311都與制冷劑泵34的相應的缸筒(泵室)344的內部空間連通。每一個磁場控制單元32都由旋轉軸321a(321b)、固定到旋轉軸321a(321b)的轉子322a(322b)、和固定到轉子322a(322b)的外周邊的永磁體323a(323b)構成。每一個旋轉軸321a和321b都通過設置在容器單元部分31a和31b的軸向側壁處的支承構件可旋轉地支撐。(高溫側)旋轉軸321a和(低溫側)旋轉軸321b與制冷劑泵34的驅動軸341—體形成。(低溫側)旋轉軸321b的軸向端部在與制冷劑泵34相對的方向上向外延伸，使得該軸向端部連接到旋轉旋轉軸321a和321b以及驅動軸341的電動機35。每一個永磁體323a和323b固定到轉子322a和322b的相應外周邊以在磁體323a和323b的外周表面與相應容器單元部分31a和31b的內周表面之間形成間隙。轉子322a和322b固定到相應的旋轉軸321a和321b，使得每一個轉子322a和322b都在每一個容器單元部分31a和31b內旋轉。在每一個容器單元部分31a和31b中，兩個永磁體323a(323b)設置在轉子322a(322b)的外周邊處，其中永磁體323a(323b)在轉子322a(322b)的外周邊空間處占據5/6(六分之五)的面積。每一個永磁體323a (323b)根據旋轉軸321a (321b)的旋轉周期性地接近容器單元部分31a(31b)的相應的工作室311。一對溝槽在永磁體323a(323b)之間形成在轉子322a(322b)中，其中每一個溝槽都沿軸向方向延伸。根據上述結構，其中容器單元部分31a (31b)和轉子322a (322b)作為磁軛工作，磁場分別由永磁體323a (323b)產生。磁場施加到容納在永磁體323a (323b)所接近的工作室311中的磁性工作材料30。另一方面，已經施加到磁性工作材料30的磁場從容納在工作室311中的磁性工作材料30被除去，永磁體323a (323b)根據旋轉軸321a (321b)的旋轉與該工作室311分離。在每一個容器單元部分31a和31b中，徑向方向對應于磁場施加到容納在相應工作室311中的磁性工作材料30的方向。在每一個磁場控制單元32中，以下參數中的一個或多個參數可以基于旋轉相位 而變化以實現以下所述的磁場的施加圖案，例如，如圖25所示。以與第一實施例類似的方式，所述參數包括間隙的尺寸、磁阻構件的磁阻值、槽口部分的空間尺寸、永磁體的殘余磁通量密度、永磁體的磁保持力、永磁體的磁化方向、和永磁體沿徑向方向的厚度。由非磁性材料(例如，樹脂)制成的保持構件33圍繞相應的工作室311形成，使得每一個工作室311通過相應的保持構件33定位在每一個容器單元部分31a和31b中。制冷劑泵34構成用于使制冷劑在相應的容器單元部分31a和31b中移動的制冷劑移動裝置(泵裝置)，使得制冷劑在高溫側入口 -出口端口 312與低溫側入口 -出口端口 313之間往復運動。在本實施例中，徑向活塞式活塞泵用作制冷劑泵34，根據制冷劑泵34，多個泵室(對應于工作室311的數量)圍繞驅動軸341形成并沿圓周方向以相等間隔布置。吸入-排出機構(包括活塞)設置在每一個泵室中，并根據固定到驅動軸341的控制凸輪構件342a的旋轉通過控制凸輪構件342a在徑向方向上操作。更詳細地，如圖22所示，制冷劑泵34由殼體340、可旋轉地支撐在殼體340中的驅動軸341、固定到驅動軸341并與驅動軸341 —起旋轉的控制凸輪構件342A、根據控制凸輪構件342A的旋轉沿徑向方向往復運動的多個活塞343、用于可移動地容納相應的活塞343的多個缸筒344等構成。驅動軸341由設置在殼體340的軸向側壁(即，相應的容器單元部分31a和31b的軸向側壁)處的支承構件可旋轉地支撐。控制凸輪構件342A的形狀基于固定到轉子322a(322b)的磁體323a(323b)的數量來確定。在本實施例中，兩個永磁體323a (323b)固定到每一個轉子322a和322b，控制凸輪構件342A的形狀被形成為使得當每一個活塞343往復運動兩次時每一個轉子322a和322b (旋轉軸321a和321b)旋轉一圈。在本實施例中，用于(高溫側)容器單元部分31a的磁體323a從用于(低溫側)容器單元部分31b的磁體323b沿旋轉軸321的旋轉方向移動90度。因此，如下所述，用于容器單元部分31a的操作相位從用于容器單元部分31b的操作相位移動180度。每一個缸筒344與用于容器單元部分31a(高溫側)的連通通道314和用于容器單元部分31b(低溫側)的連通通道315連通。根據這種結構，在共用缸筒344中在來自容器單元部分31a的制冷劑與來自容器單元部分31b的制冷劑之間執(zhí)行熱交換。制冷劑泵34被操作以使得與將磁場施加到磁性工作材料30的步驟和從磁性工作材料30除去磁場的步驟同步地將制冷劑吸入到容器單元部分31a和31b的相應工作室311中和從該相應工作室311排出。
例如，當將磁場施加到容器單元部分31a(高溫側)的工作室311中的磁性工作材料30時，同時從容器單元部分31b (低溫側)的工作室311中的磁性工作材料30除去磁場時，制冷劑從缸筒344經由連通通道314和315被泵送出來并到達容器單元部分31a和31b的相應工作室311。另一方面，當從容器單元部分31a(高溫側)的工作室311中的磁性工作材料30除去磁場時，同時將磁場施加到容器單元部分31b (低溫側)的工作室311中的磁性工作材料30時，制冷劑從容器單元部分31a和31b的相應工作室311經由連通通道314和315被吸入到缸筒344中。如上所述，當制冷劑從制冷劑泵34被泵送出并到達容器單元部分31a和31b的相應工作室311時，容器單元部分31a和31b的排出閥312d和313d (設置在相應的制冷劑排出端口 312b和313b中)打開，使得相應工作室311 (與制冷劑排出端口 312b和313b相鄰)中的制冷劑被排放到相應的制冷劑回路4和5。另一方面，當制冷劑從容器單元部分31a和31b的相應工作室311被吸入到制冷·劑泵34中時，容器單元部分31a和31b的吸入閥312c和313c (設置在相應的制冷劑進入端口 312a和313a中)打開，使得制冷劑從相應的制冷劑回路4和5被吸入到容器單元部分31a和31b的相應工作室(在與制冷劑進入端口 312a和313a相鄰的空間)中。當從安裝在車輛中的電池(未示出)供應電力時，圖21或圖22中所示的電動機35被操作，使得電動機35的旋轉動力被傳遞給旋轉軸321a和321b以及驅動軸341。電動機35也被稱為用于驅動磁制冷裝置103的驅動單元。在本實施例中，旋轉軸321a和32lb、轉子322a和322b、永磁體323a和323b以及電動機35 (設置在熱交換容器裝置31的外側)構成用于各個容器單元部分31a和31b的各個磁場控制單兀32。永磁體323a和323b分別構成磁場產生部分。雖然在圖中未示出，但是制冷劑泵34具有多個汽缸，汽缸的數量對應于工作室311的數量(更準確地，對應于工作室對的數量，其中容器單元部分31a的工作室和容器單元部分31b的相應工作室構成工作室對)。換句話說，磁制冷裝置103具有對應于工作室311對的數量的多個制冷劑移動機構。以下參照圖24和圖25以及圖27說明本實施例的磁制冷系統2的操作。如上所述，雖然磁制冷裝置103具有多個工作室311，但是以下說明一個工作室的操作，這是因為其它工作室的操作基本上彼此相同。然而，各個工作室的操作以相移(有相位差)的方式被執(zhí)行。圖24是顯示熱介質在工作室311中的流體速度的變化的曲線圖，其中從第一軸向端部311b朝向第二軸向端部311a( S卩，在圖中的右手方向)的流體流動在正側(在參考線上方的上側區(qū)域中)被示出。圖25是顯示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁場的變化的曲線圖。圖27是用于更加詳細地顯示相關部分(例如，高溫側容器單元部分31a的活塞343、吸入閥312c和排出閥312d、低溫側容器單元部分31b的吸入閥313c以及排出閥313d)的移動以及熱介質的流體速度的變化和施加到磁性工作材料的磁場的變化的時間圖。在圖24和25以及圖27中，附圖標記“I”、“II”、“III”以及“IV”分別指示以下第一到第四步驟。首先，說明容器單元部分31a (高溫側)的操作。當缸筒344中的活塞343位于靠近下死點的位置時(在圖24所示的第一步驟“I”中并且在圖27中的tl與t2之間)，永磁體323a接近容器單元部分31a (高溫側)的工作室，使得磁場被施加到容納在工作室311中的磁性工作材料30 (如圖25和圖27中的步驟“ I ”所示)。接著，在磁性工作材料30中由磁熱效應產生熱量，從而工作室311中的制冷劑的溫度增加。圖24和25以及圖27中所示的第一步驟“ I ”對應于非絕熱激發(fā)過程。之后，當活塞343進一步在缸筒344中從下死點朝向上死點移動時，工作室311中的制冷劑沿右手方向從制冷劑泵34側的軸向端部側移動到制冷劑入口 -出口端口 312的另一個軸向端部側(圖24中的步驟“II”并且在圖27中的t2與t3之間)。在該操作中，設置在制冷劑排出端口 312b中的排出閥312d打開，使得高溫制冷劑從工作室311 (從與制冷劑排出端口 312b相鄰的空間)被排放高溫側制冷劑回路4 (加熱側熱交換器13設置在該制冷劑回路4中)中，如由圖27中的容器單元部分31a的實線箭頭所示。容器單元部分31a的第二步驟“II”對應于制冷劑排放過程。 如由圖24和25中的步驟“ II ”所示，要被施加到磁性工作材料30的磁場基于制冷劑(熱介質)在工作室311中的流體速度而逐漸增加。在該操作期間，第二步驟“II”中產生的熱量也從磁性工作材料30傳遞給制冷劑(熱介質)。磁場的強度以當制冷劑(熱介質)的流體速度越高時要被施加到磁性工作材料30的磁場的增加速率越大的方式增加。例如，當熱介質的流體速度變成其最大值時，磁場的增加速率變成最大值(在第二步驟“II”中圖25的曲線的斜率)。根據這樣一個操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第二步驟操作期間保持在較高值。當缸筒344中的活塞343位于靠近上死點的位置(在圖24所示的第三步驟“ III ”中，并且在圖27的t3與t4之間)時，永磁體323a遠離容器單元部分31a的工作室311移動。因此,磁場被從容納在工作室311中的磁性工作材料30除去(如由圖25中的步驟“III”和圖27所示)。圖24和25以及圖27中所示的容器單元部分31a的第三步驟“III”對應于非絕熱去磁過程。之后，當活塞343進一步在缸筒344中從上死點朝向下死點移動時，工作室311中的制冷劑(熱介質)沿左手方向從制冷劑入口 -出口端口 312的軸向端部側移動到制冷劑泵34側的另一個軸向端部側(圖24中的步驟“IV”并且在圖27中的t4與t5之間)。在該操作中，設置在制冷劑進入端口 312a中的吸入閥312c打開，使得制冷劑(該制冷劑已經通過加熱側熱交換器13)從(高溫側)制冷劑回路4被吸入到工作室311(吸入到與制冷劑進入端口 312a相鄰的空間中)中，如由圖27中的容器單元部分31a的虛線箭頭所示。容器單元部分31a的第四步驟“IV”對應于制冷劑吸入過程。如由圖24和25以及圖27中的步驟“IV”所示，施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質在工作室311中的流體速度而逐漸減小。在該操作期間，在第四步驟“IV”中減小的熱量從熱介質傳遞給磁性工作材料30。在第四步驟“IV”中，磁場的強度以當熱介質的流體速度越高時從磁性工作材料30除去磁場的減小速率越大的方式被減小。根據這樣一個操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第四步驟操作期間保持較高值。
當活塞343返回到靠近下死點的位置時，再次執(zhí)行用于將磁場施加到磁性工作材料的下一個步驟(即，圖27中的t5與t6之間的第一步驟“I”)。重復執(zhí)行以上施加磁場的第一步驟、排出制冷劑的第二步驟、除去磁場的第三步驟和吸入制冷劑的第四步驟，使得通過容納在容器單元部分31a(高溫側)的工作室311中的磁性工作材料30的磁熱效應在磁性工作材料30中產生的熱能量被傳遞到加熱側熱交換器13 —側。以下，說明容器單元部分31b (低溫側)的操作。如上所述，當缸筒344中的活塞343位于靠近上死點的位置時(對應于容器單元部分31a的步驟“III”并且在圖27中的t3與t4之間)，從容納在容器單元部分31a (高溫側)的工作室311中的磁性工作材料30除去磁場。然而，容器單元部分31b的操作相位從容器單元部分31a的操作相位移動180度。換句話說，容器單元部分31a的第三步驟“III”(在圖27的t3與t4之間)的時序對應于·容器單元部分31b的第一步驟“ I ”。因此，當缸筒344中的活塞343位于靠近上死點的位置時(圖24中的步驟“I”并且在圖27的t3與t4之間)，在容器單元部分31b (低溫側)的工作室311中，磁場被施加到磁性工作材料30，如由圖25和圖27中的步驟“I”所示。之后，當活塞343進一步在缸筒344中從上死點朝向下死點移動時，工作室311中的制冷劑(沿右手方向)從制冷劑入口 -出口端口 313的軸向端部側移動到制冷劑泵34側的另一個軸向端部側(圖24中的步驟“II”并且在圖27中的t4與t5之間)，如由圖27中的所示的容器單元部分31b的實線箭頭所示。在該操作中，設置在制冷劑進入端口 313a中的吸入閥313c打開，使得制冷劑(該制冷劑已經通過冷卻側熱交換器12)從制冷劑回路5(低溫側)被吸入到工作室311中(吸入到與制冷劑進入端口 313a相鄰的空間中)。如由圖24和25以及圖27中的容器單元部分31b的步驟“ II ”所示，施加到磁性工作材料30的磁場基于制冷劑(熱介質)在工作室311中的流體速度而逐漸增加。在該操作期間，第二步驟“II”中增加的熱量從磁性工作材料30傳遞給熱介質。在第二步驟“ II ”中，磁場的強度以當熱介質的流體速度越高時要被施加到磁性工作材料30的磁場的增加速率越大的方式增加。例如，當熱介質的流體速度變成其最大值時，磁場的增加速率變成最大值(在第二步驟“II”中圖25的曲線的斜率)。根據這樣的操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第二步驟操作期間保持在較高值。當活塞343在缸筒344中位于靠近下死點的位置時，磁場被施加到容器單元部分31a(高溫側)的工作室311中的磁性工作材料，如由圖25中的步驟“I”所示并且在圖27的t5與t6之間。另一方面，對于容器單元部分31b (低溫側)的工作室311，當活塞343位于靠近下死點的位置時(圖24中的步驟“III”并且在圖27的t5與t6之間)，磁場被從磁性工作材料30除去(如由圖25中的步驟“III”所示)。之后，當活塞343在缸筒344中進一步從下死點朝向上死點移動時，容器單元部分31b的工作室311中的制冷劑(沿左手方向)從制冷劑泵34側的軸向端部側移動到制冷劑入口 -出口端口 313的另一個軸向端部側(圖24中的步驟“IV”并且在圖27的t6與t7之間)。
在該操作中，設置在制冷劑排出端口 313b中的排出閥313d打開，使得低溫制冷劑從容器單元部分31b的工作室311 (從與制冷劑排出端口 313b相鄰的空間)被排放到低溫側制冷劑回路5中(冷卻側熱交換器12設置在該制冷劑回路5中)，如由圖27中的用于容器單元部分31b的虛線箭頭所示。如由圖24和25以及圖27中的步驟“IV”所示，施加到磁性工作材料30的磁場基于熱介質在容器單元部分31b的工作室311中的流體速度而逐漸減小。在該操作期間，在第四步驟“IV”中減小的熱量(第四步驟“IV”中產生的冷能量)也從磁性工作材料30傳遞給熱介質。在容器單元部分31b的第四步驟“IV”中，磁場的強度以當熱介質的流體速度越高時要從磁性工作材料30被除去的磁場的減小速率越大的方式被減小。根據這樣一個操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第四步驟操作期間保持較高值。在低溫側容器單元部分31b中重復執(zhí)行以上施加磁場的第一步驟、吸入制冷劑的第二步驟、除去磁場的第三步驟和吸入制冷劑的第四步驟，使得通過容納在容器單元部分31b的工作室311中的磁性工作材料30的磁熱效應在磁性工作材料30中產生的冷能量被傳遞到冷卻側熱交換器12偵U。當總體上觀察以上操作時，其中所述操作包括用于容器單元部分31a和31b的操作，在已經將磁場施加到磁性工作材料30之后，制冷劑在從低溫側入口 -出口端口 313到高溫側入口 -出口端口 312的方向上移動，而在已經從磁性工作材料30除去磁場之后，制冷劑在從高溫側入口 -出口端口 312到低溫側入口 -出口端口 313的方向上移動。一方面，對于容器單元部分31a的工作室311，重復執(zhí)行以上施加磁場的第一步驟、排出制冷劑的第二步驟、除去磁場的第三步驟和吸入制冷劑的第四步驟。另一方面，對于容器單元部分31b的工作室311，重復執(zhí)行以上施加磁場的第一步驟、吸入制冷劑的第二步驟、除去磁場的第三步驟和排出制冷劑的第四步驟。因此，可以在容納在高溫側容器單元部分31a的工作室311中的磁性工作材料30與容納在低溫側容器單元部分31b的工作室311中的磁性工作材料30之間產生大的溫度梯度。以下，說明高溫側制冷劑回路4和低溫側制冷劑回路5。制冷劑回路4對應于以下所述的制冷劑回路，根據該制冷劑回路，從制冷劑排出端口 312b排出的制冷劑被供應給加熱側熱交換器13的流入端口 13a，而來自熱交換器13的流出端口 13b的制冷劑被供應給制冷劑進入端口 312a。更詳細地，熱交換器13的流入端口 13a連接到制冷劑排出端口 312b。熱交換器13布置在空氣調節(jié)單元10的殼體11中。熱交換器13對應于用于加熱通過熱交換器的空氣的熱交換器(也被稱為第二熱交換器)，在該熱交換器中，在流動通過熱交換器13的制冷劑與通過熱交換器13的空氣(所述空氣已經通過低溫側熱交換器12)之間執(zhí)行熱交換。第一電動三通閥141在制冷劑回路4中設置在熱交換器13的流出端口 13b —側的位置處。三通閥141構成流體通道切換裝置，所述流體通道切換裝置通過來自空氣調節(jié)控制單元100的控制信號操作。更詳細地，三通閥141基于來自空氣調節(jié)控制單元100的控制信號將流體通道切換到用于將熱交換器13的流出端口 13b連接到容器單元部分31a的制冷劑進入端口 312a、的流體通道，或者切換到用于將熱交換器13的流出端口 13b連接到另一個熱交換器6(吸熱和散熱熱交換器)的散熱部分的流體進入端口 61a的流體通道。熱交換器6對應于布置在車輛的發(fā)動機室中的室外熱交換器,該該室外熱交換器中，在流動通過熱交換器6的制冷劑與通過熱交換器6的外部空氣之間執(zhí)行熱交換。熱交換器6由散熱部分61和吸熱部分62構成，其中來自加熱側熱交換器13的制冷劑流動通過散熱部分61，而來自低溫側容器單元部分31b的制冷劑流動通過吸熱部分62。散熱部分61對應于下述熱交換部分，在該熱交換部分中，在經由流體進入端口61a流入到該熱交換部分內部的制冷劑(從加熱側熱交換器13排出的制冷劑)與外部空氣之間執(zhí)行熱交換。吸熱部分62對應于下述熱交換部分，在該熱交換部分中，在經由流體進入端口 62a流入到該熱交換部分內部的制冷劑(從低溫側容器單元部分31b排出的制冷齊[J)與外部空氣之間執(zhí)行熱交換。用于散熱部分61和吸熱部分62的流體通道彼此獨立地形成在熱交換器6中，以 便流動通過散熱部分61的制冷劑和流動通過吸熱部分62的制冷劑不會相互混合。高溫側容器單元部分31a的制冷劑進入端口 312a連接到熱交換器6的流體排出端口 61b，使得制冷劑(該制冷劑的熱量在熱交換器6中被散發(fā))返回到高溫側容器單元部分31a的工作室311。因此，制冷劑回路4由下述循環(huán)回路構成，在該循環(huán)回路中，制冷劑循環(huán)通過容器單元部分31a的制冷劑排出端口 312b、加熱側熱交換器13、第一電動三通閥141和高溫側的容器單元部分31a的制冷劑進入端口 312a。制冷劑回路4具有另一個循環(huán)回路，在該另一個循環(huán)回路中，制冷劑循環(huán)通過容器單元部分31a的制冷劑排出端口 312b、加熱側熱交換器13、第一電動三通閥141、熱交換器6的散熱部分61和容器單元部分31a的制冷劑進入端口 312a。儲存箱143經由固定節(jié)流裝置142連接到制冷劑回路4，以調節(jié)制冷劑回路4中的制冷劑的量?？卓?、毛細管等可以用作固定節(jié)流裝置142。低溫側的制冷劑回路5對應于下述制冷劑循環(huán)回路，根據該制冷劑循環(huán)回路，來自容器單元部分31b (低溫側)的制冷劑排出端口 313b的制冷劑被供應給冷卻側熱交換器12的流入端口 12a，并且來自冷卻側熱交換器12的流出端口 12b的制冷劑返回到容器單元部分31b (低溫側)的制冷劑進入端口 313a。更詳細地，第二電動三通閥51在容器單元部分31b的制冷劑排出端口 313b側設置在制冷劑回路5中。以與第一三通閥141相同的方式，第二三通閥51構成通過來自空氣調節(jié)控制單元100的控制信號被操作的流體通道切換裝置。更詳細地，三通閥51基于來自空氣調節(jié)控制單元100的控制信號將流體通道切換到用于將入口 -出口端口 313的制冷劑排出端口 313b連接到熱交換器6的流體進入端口 62a的流體通道，或者將流體通道切換到用于將入口 -出口端口 313的制冷劑排出端口313b連接到第三電動三通閥52的流體通道，其中所述第三電動三通閥52也在熱交換器6的流體進入端口 62b側設置在制冷劑回路5中。以與第一和第二三通閥141和51相同的方式，第三三通閥52構成通過來自空氣調節(jié)控制單元100的控制信號被操作的流體通道切換裝置。更詳細地，第三三通閥52與第二三通閥51同步地操作。當流體通道被第二三通閥51切換使得低溫側入口 -出口端口 313的制冷劑排出端口 313b與第三三通閥52連通時，流體通道被第三三通閥52切換使得第二三通閥51與冷卻側熱交換器12的流入端口 12a連通。另一方面，當流體通道被第二三通閥51切換使得制冷劑排出端口 313b與熱交換器6的流體進入端口 62a連通時，流體通道被第三三通閥52切換使得第二三通閥51與制冷劑進入端口 313a連通。連接到第三三通閥52的冷卻側熱交換器12在加熱側熱交換器13的上游側布置在空氣調節(jié)單元10的殼體11中，以在通過熱交換器12的吹送空氣與流動通過熱交換器12的制冷劑之間執(zhí)行熱交換，從而冷卻吹送空氣。因此，制冷劑回路5由下述循環(huán)回路構成，在該循環(huán)回路中，制冷劑循環(huán)通過低溫側容器單元部分31b的制冷劑排出端口 313b、第二三通閥51、第三三通閥52、冷卻側熱交換器12、和低溫側容器單元部分31b的制冷劑進入端口 313a。制冷劑回路5還由下述另一個循環(huán)回路構成，在該另一個循環(huán)回路中，制冷劑循環(huán)通過低溫側容器單元部分31b的制冷劑排出端口 313b、熱交換器6的吸熱部分62、第二三通閥51、第三三通閥52、和低溫側容器單元部分31b的制冷劑進入端口 313a。 儲存箱54經由固定節(jié)流裝置53連接到制冷劑回路5，以調節(jié)制冷劑回路5中的制冷劑的量?？卓凇⒚毠艿瓤梢杂米鞴潭ü?jié)流裝置53。以下說明空氣調節(jié)單元10?？諝庹{節(jié)單元10在乘客室中布置在儀表盤中(儀表盤位于乘客室的前側)。鼓風機單元(未示出)、冷卻側熱交換器12、加熱側熱交換器13、加熱器芯體14等布置在殼體11中。殼體11形成用于吹送空氣的多個空氣通道，所述吹送空氣被吹送到車輛的乘客室內。殼體11由例如具有一定彈性水平和充分強度的樹脂(例如，聚丙烯)制成?？諝馇袚Q裝置(未示出)在殼體11中設置在空氣通道的上游端處，使得要被吸入到乘客室中的空氣被切換到外部空氣或內部空氣。鼓風機單元(未示出)在殼體11的空氣通道中設置在空氣切換裝置的下游側以將空氣(外部空氣或內部空氣)吹送到乘客室中。鼓風機單元具有由電動機(未示出)驅動的離心式多葉片風扇(鼠籠式風扇)，其中所述電動機的操作通過從空氣調節(jié)控制單元100輸出的控制電壓來控制。冷卻側熱交換器12在殼體11中設置在鼓風機單元的下游側。熱空氣通道15和冷空氣旁通通道16在殼體11中形成在冷卻側熱交換器12的下游側，使得已經通過熱交換器12的冷空氣通過設置在熱空氣通道15中的加熱側熱交換器13被加熱?？諝饣旌鲜?7進一步形成在殼體11中以混合來自熱空氣通道15的熱空氣和來自冷空氣旁通通道16的冷空氣。加熱側熱交換器13和加熱器芯體14依次布置在熱空氣通道15中，以加熱已經通過冷卻側熱交換器12的冷空氣。加熱器芯體14是下述熱交換器，在該熱交換器種，在通過熱空氣通道15的空氣與用于內燃機(未示出)的冷卻水之間執(zhí)行熱交換，其中所述內燃機用于驅動車輛。冷空氣旁通通道16是用于將已經通過冷卻側熱交換器12的冷空氣繞過加熱側熱交換器13和加熱器芯體14而引導到空氣混合室17的空氣通道。因此，在空氣混合室17中混合的空氣的溫度取決于通過熱空氣通道15的空氣與通過冷空氣旁通通道16的空氣的流量比。因此，根據本實施例，空氣混合門18在空氣通道中設置在冷卻側熱交換器12的下游側，但是在熱空氣通道15和冷空氣旁通通道16的上游側，以連續(xù)改變通過熱空氣通道15和冷空氣旁通通道16的冷空氣的流量比。因此，空氣混合門18對應于用于通過控制通過加熱側熱交換器13的空氣的流量來調節(jié)空氣混合室17中的空氣(要被吹送到乘客室內的空氣)的溫度的溫度控制單元。多個空氣導管(未示出)設置在殼體11的空氣通道的最下游端處以將空氣(所述空氣的溫度被控制)從空氣混合室17吹送到乘客室中。空氣導管包括例如面部空氣導管、腳部空氣導管、除霜器空氣導管等。空氣開關門設置在每一個空氣導管中用于控制各個空氣通道的開口面積。空氣導管通過這種空氣開關門選擇性地打開，使得空氣被吹送到乘客室內。空氣調節(jié)控制單元100 (A/C ECU)由公知的微型計算機(具有CPU、ROM、RAM等)及其外圍設備構成。A/C ECU100根據存儲在ROM中的控制程序執(zhí)行各類計算和處理，從而 控制電動機35、三通閥141、51和52、鼓風機單元、空氣混合門18等的操作。操作信號從設置在儀表盤的操作開關(未示出)被輸入給A/C E⑶100的輸入側。操作開關包括例如用于空氣調節(jié)裝置I的0N/0FF開關、AUTO開關(用于自動操作)、操作模式開關(用于冷卻操作模式、加熱操作模式、除濕操作模式等)。A/C E⑶100還包括用于電動機35 (所述電動機35驅動磁制冷裝置103)的電動機控制部分和用于三通閥141、51和52的閥控制部分。具有磁制冷系統2的空氣調節(jié)裝置I根據用于空氣調節(jié)裝置的操作開關的操作和/或A/C ECU 100的控制操作執(zhí)行各種操作模式(冷卻操作模式、加熱操作模式、除濕操作模式等)。例如，在冷卻操作模式中，根據來自A/C ECU 100的控制信號，制冷劑回路4 (高溫偵U)的流體通道被第一三通閥141切換，使得加熱側熱交換器13的流出端口 13b連接到熱交換器6的流體進入端口 61a。另外，在制冷劑回路5(低溫側)中，流體通道被第二三通閥51切換，使得容器單元部分31b的制冷劑排出端口 313b與第三三通閥52連通，此外，該流體通道被第三三通閥52切換，使得第二三通閥51與冷卻側熱交換器12的流入端口 12a連通。在加熱操作模式中，根據來自A/C ECU 100的控制信號，制冷劑回路4(高溫偵D的流體通道被第一三通閥141切換，使得加熱側熱交換器13的流出端口 13b連接到容器單元部分31a的制冷劑進入端口 312a。另外，在制冷劑回路5 (低溫側)中，流體通道被第二三通閥51切換，使得容器單元部分31b的制冷劑排出端口 313b與熱交換器6的流體進入端口 62a連通，此外，該流體通道被第三三通閥52切換，使得第二三通閥51與容器單元部分31b的制冷劑進入端口 313a連通。在除濕操作模式中，根據來自A/C E⑶100的控制信號，制冷劑回路4 (高溫側)的流體通道被第一三通閥141切換，使得加熱側熱交換器13的流出端口 13b連接到容器單元部分31a的制冷劑進入端口 312a。另外，在制冷劑回路5 (低溫側)中，流體通道被第二三通閥51切換，使得容器單元部分31b的制冷劑排出端口 313b與第三三通閥52連通，此外，該流體通道被第三三通閥52切換，使得第二三通閥51與冷卻側熱交換器12的流入端口 12a連通。如上所述，在各個操作模式中使用在容器裝置31(磁制冷裝置103)的第二軸向端部311a中產生的熱能量和在第一軸向端部311b中產生的冷能量，使得能夠對車輛的乘客室進行空氣調節(jié)。雖然對于第一至第三實施例沒有詳細地說明，但是冷卻側熱交換器12和加熱側熱交換器13同樣可以像本實施例一樣用于車輛的空氣調節(jié)裝置。如上所述，根據磁制冷系統，當對各個容器單元部分31a和31b重復執(zhí)行由上述第一至第四步驟構成的熱循環(huán)時，在冷卻側熱交換器12中吸收的熱能量在加熱側熱交換器13中被散發(fā)。在容器單元部分31a(高溫側)的第一步驟中，熱介質在工作室311中稍微移動，并且要被施加到磁性工作材料30的磁場的強度增加，從而增加磁性工作材料30的溫度。在·容器單元部分31a的第二步驟中，熱介質在工作室311中在從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的方向上移動，并且在第一和第二步驟中在磁性工作材料30中產生的熱能量被傳遞給熱介質，使得熱能量移動到第二軸向端部311a。在用于容器單元部分31b (低溫側)的第三步驟中，熱介質在工作室311中稍微移動，并且施加到磁性工作材料30的磁場的強度減小，從而降低磁性工作材料30的溫度。在容器單元部分31b的第四步驟中，熱介質在工作室311中在從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b的方向上移動，并且在第三和第四步驟中在磁性工作材料30中產生的冷能量被傳遞給熱介質，使得冷能量移動到第一軸向端部311b。以與第一實施例相同的方式，制冷劑泵34的操作和磁場控制單元32的操作相互同步發(fā)生，使得當熱介質(制冷劑)在工作室311中的流體速度變得越高時，在第二步驟和第四步驟中施加到磁性工作材料30的磁場的變化率(增加或減小速率)越大。在用于容器單元部分31a (高溫側)的第二步驟中，當熱介質的移動速度(流體速度)變得越高，并且從磁性工作材料30到熱介質的熱傳遞越高時，要被施加到磁性工作材料30 (容器單元部分31a的工作室311中的磁性工作材料30)的磁場的增加速率越大，使得磁性工作材料30中產生的熱能量的量越大。因此，在第二步驟中，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)下。以與第二步驟類似的方式，在用于容器單元部分31b (低溫側)的第四步驟中，當熱介質的移動速度(流體速度)變得越高，并且從熱介質到磁性工作材料30 (容器單元部分31b的工作室311中的磁性工作材料30)的熱傳遞越高時，施加到磁性工作材料30的磁場的減小速率越大，使得磁性工作材料中的吸熱量越大。因此，在第四步驟中，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)下。因此，磁制冷系統2的操作效率可以增加。圖26是以溫度熵圖顯示磁制冷系統2的熱循環(huán)的特性特征(由實線所示)的曲線圖。點劃線顯示卡諾循環(huán)，卡諾循環(huán)是考慮操作效率的理想熱循環(huán)中的一個。虛線顯示比較示例的特性特征，其中工作室中的熱介質(制冷劑)連續(xù)移動以往復運動，且不停止這種往復移動，并且磁場的強度在將磁場施加到磁性工作材料期間沒有變化。 在本實施例的磁制冷系統2中，雖然磁性工作材料30在第一和第三步驟(“ I ”和“III”)中沒有在絕熱狀態(tài)下操作，但是磁性工作材料30在第二步驟(“II”)中在磁激發(fā)和等溫變化狀態(tài)下操作，并且在第四步驟(“IV”)中在去磁和等溫變化狀態(tài)下操作。在圖26中由單點劃線示出的作為理想熱循環(huán)之一的卡諾循環(huán)由以下過程構成絕熱激發(fā)過程、等溫激發(fā)過程、絕熱去磁過程以及等溫去磁過程。在本實施例的磁制冷系統2中，第二步驟“II”可以接近理想等溫激發(fā)過程。此外，第四步驟“ IV”可以接近理想等溫去磁過程。如上所述，本實施例的熱循環(huán)(如由圖26中的實線所示)可以接近理想熱循環(huán)(例如，點劃線所示的卡諾循環(huán))。因此，可以在相應的等溫激發(fā)過程和等溫去磁過程中減少與理想熱循環(huán)的偏差度。因此，可以增加磁制冷系統2的操作效率。當在本實施例的磁制冷裝置103的第一和第三步驟中例如通過控制凸輪構件的凸輪輪廓的形狀禁止熱介質的移動時，磁性工作材料30可以在絕熱狀態(tài)下操作。接著，以與第一實施例相同的方式，在各個步驟中，即在磁激發(fā)和絕熱變化狀態(tài)的第一步驟中，在磁激發(fā)和等溫變化狀態(tài)的第二步驟中，在去磁和絕熱變化狀態(tài)的第三步驟中，以及在去磁和 等溫變化狀態(tài)的第四步驟中，可以減少與理想熱循環(huán)的偏差度。因此，可以確定地增加磁制冷系統2的操作效率。(第五實施例)以下參照圖28至圖30說明本公開的第五實施例。第五實施例與第四實施例的不同在于磁場的施加圖案。圖28是顯示熱介質在工作室311中的流體速度的變化的曲線圖，其中從第一軸向端部311b朝向第二軸向端部31 la( S卩，在圖21或22的附圖中的右手方向)的流體流動在正側(在參考線上方的上側區(qū)域中)被示出。圖29是顯示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁場的變化的曲線圖。在圖28和29中，附圖標記“ I ”、“ II ”、“ III ”和“ IV”分別表示第一至第四步驟。本實施例的磁制冷系統與第四實施例的磁制冷系統幾乎相同。用于制冷劑泵34和磁場控制單元32之間的同步操作的操作相位與第四實施例的操作相位不同。在本實施例中，制冷劑泵34和磁場控制單元32被同步，使得圖29的磁場的施加圖案與圖28所示的熱介質的流體流動圖案同步。在磁場控制單元32中，以下參數中的一個或多個基于旋轉相位而變化以實現圖29的磁場的施加圖案。所述參數包括間隙的尺寸、磁阻構件的磁阻值、槽口部分的空間尺寸、永磁體的殘余磁通量密度、永磁體的磁保持力、永磁體的磁化方向、以及永磁體沿徑向方向的厚度。根據本實施的磁制冷系統，當對各個容器單元部分31a和31b (圖21或22)重復執(zhí)行由上述第一至第四步驟構成的熱循環(huán)時，在冷卻側熱交換器12中吸收的熱能量在加熱側熱交換器13中被散發(fā)。在用于容器單元部分31a(高溫側)的第一步驟中，熱介質在工作室311中在從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b的移動速度減小(如由28中的“I”所示)，并且沒有磁場施加到磁性工作材料30 (磁場的強度沒有變化，如圖29中的“I”所示)。由于在第一步驟中磁場的強度沒有變化(在本實施例中為零)，因此在磁性工作材料30中沒有產生熱量。然而，熱量從在工作室311中移動的熱介質傳遞到磁性工作材料30，因此磁性工作材料30的溫度增加。在第二步驟中，熱介質在工作室311中在從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的方向上的移動速度增加(如圖28中的“II”所示)，并且要被施加到磁性工作材料30的磁場增加(如圖29的“ II ”所示)。在第二步驟中，磁場的強度以當熱介質的移動速度越高時要被施加到磁性工作材料30的磁場的增加速率越大的方式增加。例如，當熱介質的移動速度變成其最大值時，磁場的增加速率變成最大值(在第二步驟“II”中圖29的曲線的斜率)。根據這樣的操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第二步驟操作期間保持在較高值。在第二步驟中，熱介質在工作室311中從第一軸向端部311b移動到第二軸向端部311a。因此，可以將熱能量從磁性工作材料30 (磁性工作材料30的溫度在第一步驟和第二步驟中增加)傳遞到熱介質，從而將熱能量移動到第二軸向端部311a。
在第三步驟中，熱介質在工作室311中在從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的方向上的移動速度減小(如由圖28中的“III”所示)，然而，施加到磁性工作材料30的磁場的強度沒有變化(如圖29的“III”所示)。由于在第三步驟中磁場的強度沒有變化，因此在磁性工作材料30中沒有產生熱量(冷能量)。然而，磁性工作材料30的溫度由于與在工作室311中移動的熱介質的熱傳遞而減小。在第四步驟中，熱介質在工作室311中在從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b的方向上的移動速度增加(如圖28中的“IV”所示)，并且被施加到磁性工作材料30的磁場減小(如圖29的“ IV”所示)。在第四步驟中，磁場的強度以當熱介質的移動速度越高時施加到磁性工作材料30的磁場的減小速率越大的方式減小。根據這樣的操作，磁性工作材料30保持處于等溫狀態(tài)，使得磁性工作材料30與熱介質之間的導熱系數在第四步驟操作期間保持較高值。在容器單元部分31b (低溫側)的第四步驟中，熱介質在工作室311中從第二軸向端部311a移動到第一軸向端部311b。因此，可以將冷能量從磁性工作材料30 (磁性工作材料30的溫度在第三步驟和第四步驟中減小)傳遞到熱介質，從而將冷能量移動到第一軸向端部311b。根據本實施例，制冷劑泵34的操作和磁場控制單元32的操作互相同步，使得在第二和第四步驟中，當熱介質的移動速度變得越高時，施加到磁性工作材料30的磁場的變化率(增加或減小速率)越大。S卩，在用于容器單元部分31a(高溫側)的第二步驟中，當熱介質的移動速度變得越高，并且從磁性工作材料30到熱介質的熱傳遞越高時，要被施加到磁性工作材料30的磁場的增加速率越大，使得磁性工作材料30中產生的熱能量的量越大。因此，在第二步驟中，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)下。另一方面，在用于容器單元部分31b (低溫側)的第四步驟中，當熱介質的移動速度變得越高，并且從熱介質到磁性工作材料30的熱傳遞越高時，施加到磁性工作材料30的磁場的減小速率越大，使得在磁性工作材料30中的吸熱量越大。因此，在第四步驟中，磁性工作材料30保持處于幾乎等溫狀態(tài)下。因此，可以增加磁制冷系統2的操作效率。圖30是以溫度-熵圖顯示本實施例的磁制冷系統2的熱循環(huán)的特性特征(由實線表示)的曲線圖。點劃線顯示埃里克森循環(huán)，其中埃里克森循環(huán)是考慮操作效率的理想熱循環(huán)之一。雙點劃線顯示卡諾循環(huán)。
在本實施例的磁制冷系統中，磁性工作材料30可以在第二步驟的等溫磁激發(fā)狀態(tài)下操作和在第四步驟的等溫去磁狀態(tài)下操作。由圖30中的點劃線顯示的作為理想熱循環(huán)之一的埃里克森循環(huán)具有等溫磁激發(fā)過程和等溫去磁過程。在本實施例的磁制冷系統中，第二步驟“II”可以接近理想等溫激發(fā)過程。另外，第四步驟“IV”可以接近理想等溫去磁過程。S卩，在本實施例中，磁制冷系統的熱循環(huán)可以接近理想循環(huán)，如圖30所示。因此，在各個等溫激發(fā)過程和等溫去磁過程中可以減小與理想熱循環(huán)的偏差度。因此，可以增加磁制冷系統2的操作效率。在本實施例中，制冷劑泵34的操作與磁場控制單元32的操作的同步不限于圖28和29所示的同步。例如，可以以以下方式修改該同步。第二步驟“II”在圖28中延長到熱介質的流動速度超過最大值的點。接著，在該延長的步驟“II”中，磁場以當熱介質的移動速度越高 時施加到磁性工作材料30的磁場的變化率越大的方式變化。(第六實施例)以下參照圖18、31和32說明本公開的第六實施例。第六實施例與第二實施例的不同在于磁場的施加圖案。本實施例的熱介質的流動速度圖案與圖18的第二實施例的熱介質的流動速度圖案相同。圖31是顯示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁場的變化的曲線圖。在圖18和31中，附圖標記和“IV”分別表示第一至第四步驟。本實施例的磁制冷系統與第二實施例的磁制冷系統幾乎相同。在本實施例中，制冷劑泵34和磁場控制單元32被同步，使得圖31的磁場的施加圖案與圖18所示的熱介質的流體流動圖案同步。然而，在本實施例的磁場控制單元32中，以下參數(包括間隙的尺寸、磁阻構件的磁阻值、槽口部分的空間尺寸、永磁體的殘余磁通量密度、永磁體的磁保持力、永磁體的磁化方向、或永磁體沿徑向方向的厚度)沒有一個沿圓周方向(沿轉子的旋轉方向)變化。相反，在本實施例中，磁場控制單元32具有半圓弧形永磁體,該半圓弧形永磁體沿轉子的圓周方向延伸以占據轉子的沿圓周方向的一半橫截面面積。因此，能夠獲得圖31中所示的磁場的施加圖案。在本實施例的磁制冷系統的操作期間，對于第一步驟和第三步驟，磁制冷系統以類似于第二實施例的磁制冷系統的方式操作。然而，在第三步驟中，施加到磁性工作材料30的磁場迅速減小到零水平(減小到磁場幾乎被完全除去的狀態(tài))。在第二步驟中，除了從制冷劑泵34A泵送出制冷劑之外，制冷劑通過蓄壓箱41a蓄積的壓力能立即從蓄壓箱41a流動到第一軸向端部311b的工作室311中。接著，制冷劑流(該制冷劑流的流動速度幾乎恒定)立即在從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的方向上形成在工作室311中，如由圖18的“II”所示。制冷劑泵34B從高溫側制冷劑回路4將制冷劑吸入到缸筒(泵室)344b中。被磁性工作材料30加熱的制冷劑從第二軸向端部311a的工作室311流出，到達高溫側制冷劑回路4。在第二步驟的操作期間，由永磁體323施加到磁性工作材料30的磁場被保持為第一步驟中增加的值(即，保持為第一步驟結束時的磁場)，由圖31中的“II”所示。換句話說，制冷劑進入端口 313a與工作室311之間的壓力差在第一步驟操作中增力口。此外，當這種壓力差變得大于預定值時，施加到磁性工作材料30的磁場被保持在恒定值(沒有從第一步驟結束時的磁場減小)。第二步驟操作因此被執(zhí)行，其中熱介質在工作室311中在從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的方向上移動。在第二步驟中，在第一步驟中溫度增加的磁性工作材料30的熱能量傳遞到熱介質并移動到第二軸向端部311a。在第二步驟中，由于施加到磁性工作材料30的磁場沒有變化，因此在磁性工作材料30中沒有產生熱。在第二步驟中，在第一步驟中產生的熱能量被傳遞給熱介質，因此磁性工作材料30的溫度降低。在第四步驟中，除了從第二制冷劑泵34B泵送出制冷劑之外，制冷劑通過第二蓄壓箱41b蓄積的壓力能立即從第二蓄壓箱41b流動到第二軸向端部311a的工作室311中。接著，具有幾乎恒定值的制冷劑流在從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b的方向上立即形成在工作室311中，如由圖18的“IV”所示。 制冷劑泵34A將制冷劑從低溫側制冷劑回路5吸入到缸筒(泵室)344a中。被磁性工作材料30冷卻的制冷劑從第一軸向端部311b的工作室311流出，到達低溫側制冷劑回路5。在第四步驟的操作期間，由永磁體323施加到磁性工作材料30的磁場保持為第三步驟中磁場被減小到的值(第三步驟結束時的磁場)，即，在本實施例中為零，如由圖31中的“IV”所示。換句話說，制冷劑進入端口 312a與工作室311之間的壓力差在第四步驟操作中減小。此外，當這種壓力差變得小于預定值時，施加到磁性工作材料30的磁場仍然從第三步驟結束時的磁場保持恒定值(沒有增加)(即，在本實施例中為零)。第四步驟操作因此被執(zhí)行，其中熱介質在工作室311中在從第二軸向端部31 Ia到第一軸向端部311b的方向上移動。在第四步驟中，在第三步驟中溫度減小的磁性工作材料30的冷能量傳遞到熱介質并移動到第一軸向端部311b。在第四步驟中，由于施加到磁性工作材料30的磁場(S卩，零)沒有變化，因此在磁性工作材料30中沒有產生冷能量。在第四步驟中，在第三步驟中產生的熱能量被傳遞給熱介質，因此磁性工作材料30的溫度增加。根據本實施例的磁制冷系統，當重復執(zhí)行由第一至第四步驟構成的熱循環(huán)時，在冷卻側熱交換器12中被吸收的熱能量在加熱側熱交換器13中被散發(fā)。在第一步驟中，熱介質的移動在工作室311中停止，從而形成絕熱狀態(tài)，并且要被施加到磁性工作材料30的磁場增加。因此,可以增加磁性工作材料30的溫度。在第二步驟中，熱介質在工作室311中在從第一軸向端部311b到第二軸向端部311a的右手方向(圖I)上移動。因此，可以將熱能量從磁性工作材料30(磁性工作材料30的溫度在第一步驟中增加)傳遞到熱介質，從而將熱能量移動到第二軸向端部311a。在第三步驟中，熱介質的移動再次在工作室311中停止從而形成絕熱狀態(tài)，并且施加到磁性工作材料30的磁場減小。因此,可以降低磁性工作材料30的溫度。在第四步驟中，熱介質在工作室311中在從第二軸向端部311a到第一軸向端部311b的左手方向(圖I)上移動。因此，可以將冷能量從磁性工作材料30(磁性工作材料30的溫度在第三步驟中降低)傳遞到熱介質從而將冷能量移動到第一軸向端部311b。因此，可以增加磁制冷系統2的操作效率。圖32是以溫度-熵圖顯示本實施例的磁制冷系統2的熱循環(huán)的特性特征(由實線表示)的曲線圖。點劃線顯示布雷頓循環(huán)，其中布雷頓循環(huán)是考慮操作效率的理想熱循環(huán)之一。雙點劃線顯示卡諾循環(huán)。虛線顯示比較示例的特性特征，在比較示例中，工作室中的熱介質連續(xù)移動以往復運動，且不會停止這種往復移動，并且磁場的強度在將磁場施加到磁性工作材料的操作期間沒有變化。在本實施例的磁制冷系統中，磁性工作材料30可以在第一步驟“ I ”的絕熱磁激發(fā)狀態(tài)下操作和在第三步驟“III”的絕熱去磁狀態(tài)下操作。由圖30中的點劃線顯示的作為理想熱循環(huán)之一的布雷頓循環(huán)具有絕熱磁激發(fā)過程和絕熱去磁過程。在本實施例的磁制冷系統中，第一步驟“ I ”可以接近理想絕熱激發(fā)過程。另外，第三步驟“ III ”可以接近理想絕熱去磁過程。即，在本實施例中，磁制冷系統的熱循環(huán)可以接近理想循環(huán)，如圖32所示。因此，在各個絕熱激發(fā)過程和絕熱去磁過程中可以減小與理想熱循環(huán)的偏差度。因此，可以增加磁制冷系統2的操作效率。(進一步的變形例)如上所述，說明了本公開的多個實施例。然而，本公開將不會受限于這些實施例，而是在不背離本公開的精神的情況下可以以各種方式修改本公開。在以上第一、第二和第六實施例中，每一個壓力切換閥42a和42b (壓力閥裝置)在容器裝置31中設置在相應的制冷劑進入端口 312a和313a側，制冷劑通過所述制冷劑進入端口 312a和313a從制冷劑泵34A和34B被供應到工作室311中。在以上第三和第四實施例中，每一個排出閥312d和313d (壓力閥裝置)在相應的容器單元(或相應的容器單元部分)31a和31b中設置在每一個制冷劑排出端口 312b和313b側，制冷劑通過制冷劑排出端口 312b和313b被制冷劑泵34從工作室311朝向熱交換器12和13泵送。這些壓力閥裝置可以設置在制冷劑進入端口或制冷劑排出端口的任一側。當壓力閥裝置設置在制冷劑進入端口側時，可以在第一步驟操作和第三步驟操作中確定地停止熱介質在工作室311中的移動。在以上第一、第二、第三和第六實施例中，蓄壓箱41a和41b (蓄壓裝置)在第一和第三步驟期間蓄積由制冷劑泵34、34A和34B泵送出的制冷劑的壓力(制冷劑排放壓力)。蓄壓裝置可以蓄積制冷劑吸入壓力。在以上第一、第二、第三和第六實施例中，熱介質移動禁止單元由蓄壓裝置和壓力閥裝置形成。當壓力差(該壓力差是根據時間推移而變化的物理量)達到預定值時，熱介質禁止單元執(zhí)行從第一步驟到第二步驟的過程變化和從第三步驟到第四步驟的過程變化。熱介質禁止單元將不受限于這種結構和操作。例如，熱介質禁止單元可以由用于檢測旋轉軸(一個或多個)的旋轉位置的旋轉角度檢測裝置和電磁閥構成，其中電磁閥基于旋轉軸的旋轉位置而操作(打開)，所述旋轉位置也是根據時間的推移而變化的物理量。進一步，可選地，熱介質禁止單元可以由定時器裝置和電磁閥構成，其中在一定時間段過去之后電磁閥打開。、
在以上第一、第二、第三和第六實施例中，一方面制冷劑泵34、34A、34B連續(xù)操作，另一方面，熱介質(制冷劑)的移動在第一步驟和第三步驟中被熱介質移動禁止單元(熱介質移動禁止單元由蓄壓裝置和壓力閥裝置構成)禁止。制冷劑泵的操作將不會受限于這種連續(xù)操作。例如，制冷劑泵可以斷續(xù)地操作，使得制冷劑泵的操作在第一和第三步驟中停止。在以上實施例中，通過旋轉磁場控制單元獲得要被施加到磁性工作材料的磁場的預定圖案。本公開將不會受限于這種操作。例如，磁場控制單元的位置可以對于磁性工作材料相對地改變。即，磁場控制單元可以固定，而用于磁性工作材料的工作室可以移動。本公開將不會進一步受限于上述變形例，在該變形例中，磁場控制單元與工作室(所述工作室容納磁性工作材料)之間的位置相對于彼此變化。
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例如，可以使用間隙改變構件、磁阻改變構件、空間尺寸改變構件等(例如參考圖11-17在第一實施例中所述的構件)。即，當磁場控制單元和磁性工作材料固定時，磁路中的間隙或空間可以被機械地改變，或者設置在磁路中的磁阻構件可以相對于磁場控制單元和磁性工作材料移動。在以上實施例中，永磁體用作磁場生成構件?？梢允褂迷诮邮针娏r產生磁場的電磁線圈。例如，磁制冷裝置103可以以磁制冷裝置203的方式被修改，如圖33和34所示。圖33是沿平行于磁制冷裝置203的軸向方向的平面截得的橫截面圖，而圖34是沿垂直于所述軸向方向的平面截得的熱交換容器裝置31的橫截面圖。如圖33和圖34所示，磁制冷裝置203與第四實施例的磁制冷裝置(圖21-27)的不同在于代替永磁體323a和323b，使用電磁線圈132。如圖33和34所示，每一個電磁線圈132卷繞在保持構件33的外周上，保持構件33形成用于在其內容納磁性工作材料30的工作室311?？梢酝ㄟ^改變到達電磁線圈132的電流來獲得要被施加到磁性工作材料10的磁場的各種圖案。在電磁線圈132應用于以上第一至第五實施例并且在第二和第四步驟中基于熱泵循環(huán)的操作相位控制到達電磁線圈132的電流供應的量的情況下，可以根據熱介質的流體速度實現磁場的變化率(增加-減小速率)。因此，在電磁線圈的情況下，可以容易地改變要被施加到磁性工作材料的磁場的強度。換句話說，磁場控制單元可以基于操作相位容易地改變要被施加到磁性工作材料的磁場的強度和該磁場的增加-減小速率。如圖32和33所示，對于制冷劑泵34的每一個汽缸來說，兩個工作室311形成在一個熱交換容器裝置31中(形成在相應的容器單元部分31a和31b中)。每一個線圈132布置到相應的工作室311。由各個線圈132產生的磁場的圖案的相位彼此移動。因此，如圖33所示，例如由樹脂制成的低磁導率層31s形成在熱交換容器裝置31 (熱交換容器裝置形成磁軛的一部分)中，以便由各個線圈132產生的磁場不會相互干擾。工作室和電磁線圈的數量將不受限于在圓周方向上的兩個。當由電磁線圈中的一個產生的磁場對另一個電磁線圈產生的磁場不會產生不利影響時，可以除去低磁導率層31s0
在以上第一至第四和第六實施例中，第一步驟不僅包括磁場迅速增加的時間點，而且還包括該時間點前后的時間段。第三步驟不僅包括磁場迅速減小的時間點，而且還包括該時間點前后的時間段。本公開將不受限于此。例如，第一步驟可以被限定為僅包括磁場迅速增加的時間點。此外，第三步驟可以被限定為僅包括磁場迅速減小的時間點。在以上實施例中，工作室311中的第二軸向端部311a的高溫制冷劑循環(huán)通過加熱側熱交換器13，以將熱能散發(fā)到該加熱側熱交換器13的外部，而工作室311的第一軸向端部311b中的低溫制冷劑循環(huán)通過冷卻側熱交換器12以從外部吸收熱量。相應地，本發(fā)明將不會受到限制。例如，可以在工作室的兩個軸向端部處執(zhí)行制冷劑與外部流體之間的熱 交換。
權利要求
1.一種磁熱泵設備，所述磁熱泵設備包括 磁制冷裝置(3，103，203)，所述磁制冷裝置包括 容器裝置(31)，所述容器裝置具有用于容納磁性工作材料(30)的工作室(311)，所述磁性工作材料具有磁熱效應，熱介質通過所述工作室(311)； 磁場控制單元(32，32A-32E)，用于改變要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場的強度；和 熱介質移動裝置(34，34A，34B)，用于使所述熱介質在所述工作室(311)中移動，使得所述熱介質在所述工作室(311)的第一軸向端部(311b)與第二軸向端部(311a)之間往復運動； 散熱裝置(13)，用于將所述第二軸向端部(311a)側的熱介質中所含有的熱量散發(fā)到所述散熱裝置(13)的外部；和 吸熱裝置(12)，用于將熱量從所述吸熱裝置(12)的外部吸收到在所述第一軸向端部(311b)側的所述熱介質中， 其中所述磁熱泵設備的熱泵循環(huán)包括以下被重復執(zhí)行的第一步驟至第四步驟 増加所述磁性工作材料(30)的溫度的第一步驟； 通過所述磁場控制単元(32，32A-32E)増加要被施加到在所述第一步驟中溫度被増加的所述磁性工作材料(30)的磁場的強度的第二步驟，其中所述熱介質通過所述熱介質移動裝置(34，34A，34B)從所述第一軸向端部(311b)移動到所述第二軸向端部(311a)； 在所述第二步驟之后降低所述磁性工作材料(30)的溫度的第三步驟；和通過所述磁場控制単元(32，32A-32E)減小施加到在所述第三步驟中溫度被降低的所述磁性工作材料(30)的磁場的強度的第四步驟，其中所述熱介質通過所述熱介質移動裝置(34，34A，34B)從所述第二軸向端部(311a)移動到所述第一軸向端部(311b)； 其中，在吸熱裝置(12)中吸收的熱量被從散熱裝置(13)散發(fā)，以及其中所述熱介質移動裝置(34，34A，34B)和所述磁場控制單元(32，32A_32E)被同步，使得在所述第二步驟和所述第四步驟中，當通過所述熱介質移動裝置(34，34A，34B)移動的熱介質的移動速度越高時，通過所述磁場控制單元(32，32A-32E)改變的要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場的強度的變化率越大。
2.根據權利要求I所述的磁熱泵設備，其中，所述磁場控制單元(32)基于所述熱泵循環(huán)的操作相位改變其內設有所述磁性工作材料(30)的磁路的磁阻，以改變要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場的強度并從而在所述第二步驟和所述第四步驟中改變所述磁場的強度的變化率。
3.根據權利要求2所述的磁熱泵設備，其中，間隙(31G)形成在所述磁路中，其中所述磁性工作材料(30)布置在所述間隙中，并且所述磁場控制單元(32)基于所述操作相位改變所述間隙(31G)的尺寸以改變所述磁路的磁阻。
4.根據權利要求2或3所述的磁熱泵設備，其中，所述磁場控制單元(32A)改變設置在所述磁路中的磁阻構件(324)的磁阻值以改變所述磁路的磁阻。
5.根據權利要求2或3所述的磁熱泵設備，還包括 用于形成所述磁路的一部分的磁軛(322), 其中不同于所述磁性工作材料(30)布置在其內的所述間隙(31G)的槽ロ部分(3221)形成在所述磁軛(322)中； 所述磁場控制單元(32B)基于所述操作相位改變所述槽ロ部分(3221)的空間尺寸以改變所述磁路中的磁阻。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的磁熱泵設備，其中 所述磁場控制單元(32C，32D，32E)具有相對于所述磁性工作材料(30)移動的多個永磁體(3231，3232，3233)； 所述永磁體(3231，3232，3233)在永磁體(3231，3232，3233)相對于所述磁性工作材料(30)移動的方向上具有彼此不同的磁特征，使得在第二步驟與第四步驟期間所述磁場的強度的變化率基于所述熱介質的移動速度而變化。
7.根據權利要求6所述的磁熱泵設備，其中，所述磁特征包括所述永磁體(3231)的殘余磁通量密度和磁保持力中的ー個。
8.根據權利要求6所述的磁熱泵設備，其中，所述磁特征是所述永磁體(3232)的磁化方向。
9.根據權利要求6所述的磁熱泵設備，其中，所述磁特征是所述永磁體(3233)的厚度，所述厚度沿著所述永磁體(3233)相對于所述磁性工作材料(30)移動的方向變化。
10.根據權利要求I所述的磁熱泵設備，其中 所述磁場控制單元(32)包括電磁線圈(132);以及 供應給所述電磁線圈(132)的電流在所述第二步驟和所述第四步驟期間基于所述熱泵循環(huán)的操作相位而變化，使得所述磁場的強度的變化率基于所述熱介質的移動速度變化。
11.根據權利要求1-3中任一項所述的磁熱泵設備，其中 在所述第一步驟中，在所述工作室(311)中的熱介質的移動被所述熱介質移動裝置(34A，34B)停止時，要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場通過所述磁場控制単元(32)被增加； 在距離所述第一歩驟開始的一定時間段過去之后，或者當根據時間的推移變化的物理量達到預定值時，執(zhí)行所述第二步驟； 在所述第三步驟中，在所述熱介質在所述工作室(311)中的移動被所述熱介質移動裝置(34A，34B)停止時，施加到所述磁性工作材料(30)的磁場通過所述磁場控制単元(32)被減??；以及 在距離所述第三步驟開始的一定時間段過去之后，或者當根據時間的推移變化的物理量達到另ー個預定值時，執(zhí)行所述第四步驟。
12.一種磁熱泵設備，所述磁熱泵設備包括 磁制冷裝置(3，103，203)，所述磁制冷裝置包括 容器裝置(31)，所述容器裝置具有用于容納磁性工作材料(30)的工作室(311)，所述磁性工作材料具有磁熱效應，熱介質通過所述工作室(311)； 磁場控制單元(32，32A-32E)，用于改變要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場的強度；和 熱介質移動裝置(34，34A，34B)，用于使所述熱介質在所述工作室(311)中移動，使得所述熱介質在所述工作室(311)的第一軸向端部(311b)與第二軸向端部(311a)之間往復運動； 散熱裝置(13)，用于將所述第二軸向端部(311a)側的熱介質中所含有的熱量散發(fā)到所述散熱裝置(13)的外部；和 吸熱裝置(12)，用于將熱量從所述吸熱裝置(12)的外部吸收到在所述第一軸向端部(311b)側的所述熱介質中， 其中所述磁熱泵設備的熱泵循環(huán)包括以下第一步驟至第四步驟，所述第一步驟至所述第四步驟被重復執(zhí)行，使得在所述吸熱裝置(12)中吸收的熱量被從所述散熱裝置(13)散發(fā) 所述第一步驟，用于在所述工作室(311)中的熱介質的移動被所述熱介質移動裝置(34A，34B)停止時通過所述磁場控制單元(32)増加要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場； 所述第二步驟，用于通過所述熱介質移動裝置(34，34A，34B)將所述熱介質從所述第一軸向端部(311b)移動到所述第二軸向端部(311a)，而不會減小在所述第一步驟中已經通過所述磁場控制単元(32)増加的施加到所述磁性工作材料(30)的磁場，其中在距離所述第一歩驟開始的一定時間段過去之后，或者當根據時間的推移變化的物理量達到預定值時，執(zhí)行所述第二步驟； 所述第三步驟，用于在所述熱介質在所述工作室(311)中的移動被所述熱介質移動裝置(34A，34B)停止時，在第二步驟之后通過所述場控制単元(32)減小施加到所述磁性工作材料(30)的磁場；以及 所述第四步驟，用于通過所述熱介質移動裝置(34，34A，34B)將所述熱介質從所述第ニ軸向端部(311a)移動到所述第一軸向端部(311b)，而不會増加已經在所述第三步驟中通過所述磁場控制単元(32)減小的施加到所述磁性工作材料(30)的磁場，其中在所述第三步驟開始的一定時間段過去之后，或者當根據時間的推移變化的物理量達到另一個預定值時，執(zhí)行所述第四步驟。
13.根據權利要求12所述的磁熱泵設備，其中 所述熱介質移動裝置(34A，34B)被連續(xù)地操作用于使所述熱介質往復運動； 熱介質移動禁止單元(41a,41b,42a,42b)被設置成用于禁止所述熱介質在所述工作室(311)中移動；以及 當所述熱介質移動裝置(34A，34B)處于其操作期間時，在所述第一步驟和所述第三步驟中，所述熱介質在所述工作室(311)中的移動通過所述熱介質移動禁止単元(41a，41b，42a，42b)被停止。
14.根據權利要求13所述的磁熱泵設備，其中 所述熱介質移動裝置(34A，34B)由泵裝置構成，所述泵裝置設置在所述工作室(311)的外部用于連續(xù)地改變泵室(344a，344b)的容積，以從所述工作室(311)吸入所述熱介質或將所述熱介質排放到所述工作室(311)中，從而使所述熱介質在所述工作室(311)中往復運動； 所述熱介質移動禁止単元(41a，41b，42a，42b)由下述部件構成 (i)蓄壓裝置(41a，41b)，用于蓄積排放壓力或吸入壓カ；和 (ii)壓カ閥裝置(42a，42b)，當所述工作室(311)與所述泵室(344a,344b)之間的壓力差達到預定壓カ吋，所述壓カ閥裝置打開，使得所述熱介質根據所述泵裝置(34A，34B)的排放操作或吸入操作與所述蓄壓裝置(41a，41b)蓄積的排放壓力或蓄積的吸入壓カー起流入到所述工作室(311)中， 其中當所述壓カ閥裝置(42a)在所述壓カ差達到所述預定壓カ時打開時，所述第一歩驟變化到所述第二步驟，其中所述壓カ差對應于根據時間的推移而變化的所述物理量；以及 其中當所述壓カ閥裝置(42b)在所述壓カ差達到所述預定壓カ時打開時，所述第三步驟變化到所述第四步驟，其中所述壓カ差對應于根據時間的推移而變化的所述物理量。
15.根據權利要求12-14中任一項所述的磁熱泵設備，其中 在所述第二步驟中，基于通過所述熱介質移動裝置(34A，34B)從所述第一軸向端部(311b)移動到所述第二軸向端部(311a)的熱介質的移動速度通過所述磁場控制単元(32)増加要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場；以及 在所述第四步驟中，基于通過所述熱介質移動裝置(34A，34B)從所述第二軸向端部(311a)移動到所述第一軸向端部(311b)的熱介質的移動速度通過所述磁場控制単元(32)減小施加到所述磁性工作材料(30)的磁場。
16.根據權利要求15所述的磁熱泵設備，其中 要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場在所述第二步驟中相對于所述第一步驟更加緩慢地增加；以及 要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁場在所述第四步驟中相對于所述第三步驟更加緩慢地減小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有被重復執(zhí)行的第一至第四步驟的磁熱泵循環(huán)。在第一步驟中，通過壓力閥(42a)和蓄壓箱(41a)停止熱介質的移動，并且通過磁場控制單元(32)將磁場施加到磁性工作材料(30)。在第二步驟中，壓力閥(42a)打開，使得熱介質在工作室(311)中從第二軸向端部(311b)流動到第一軸向端部(311a)，并且磁場基于熱介質的移動速度而增加。在第三步驟中，停止熱介質的移動并且減小磁場。在第四步驟中，熱介質沿相反的方向移動，并且磁場基于熱介質的移動速度而減小。
文檔編號F25B21/00GK102759217SQ201210124659
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2011年4月26日
發(fā)明者八束真一, 守本剛, 渡邊直樹, 西澤一敏 申請人:株式會社電裝