磁热泵设备的制作方法

专利名称：磁热泵设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种磁热泵设备，其中磁性工作材料的磁热效应被用于该磁热泵设备。
背景技术：
磁热泵设备在现有技术中是公知的，例如，如法国专利出版物第2943406号中所公开的，根据该专利出版物，磁性工作材料的磁热元件磁性地并且周期性地被操作或从其磁性操作被释放，冷却流体交替地移动到高温室和低温室(该高温室和低温室设置在磁热元件的两侧)，使得冷却流体与磁热元件的磁场施加阶段或磁场释放阶段同步地通过磁热元件，并从而执行热传递。根据这种现有技术，通过磁热元件的冷却流体的流动方向在磁场施加阶段和磁场释放阶段是反向的，使得冷却流体以往复方式连续流动。
上述现有技术没有公开要被施加到磁热元件的磁场的增加-减小率和冷却流体的流动速度之间的关系。问题在于磁热泵设备的操作条件不同于卡诺循环(卡诺循环是理想的热循环中的一个)，并因此不能实现充分高的操作效率。本公开的发明人已经发现当将磁场的增加或减小的变化率与冷却流体(加热介质)的流动速度之间的关系控制在预定范围内时可以在等温条件下增加或减小施加到磁热元件的磁场，并因此减小与理想热循环的差距。

发明内容
考虑到上述多个问题形成本公开。本公开的一个目的是提供一种磁热泵设备，根据该磁热泵设备，磁热泵设备的操作效率增加。根据本公开的特征，磁热泵设备具有磁制冷装置，该磁制冷装置包括(a)容器装置，所述容器装置具有用于容纳磁性工作材料的工作室，所述磁性工作材料具有磁热效应，其中热介质通过工作室；(b)磁场控制单元，用于改变要被施加到磁性工作材料的磁场的强度；和(C)热介质移动装置，用于使热介质在工作室中移动，使得热介质在工作室的第一轴向端部与第二轴向端部之间往复运动。磁热泵设备还具有散热装置，用于将第二轴向端部侧的热介质中所含有的热量散发到散热装置的外部；和吸热装置，用于将热量从吸热装置的外部吸收到在第一轴向端部侧的热介质中。在上述磁热泵设备中，磁热泵设备的热泵循环包括被重复执行的以下第一步骤至第四步骤⑴增加磁性工作材料的温度的第一步骤；(ii)通过磁场控制单元增加要被施加到在第一步骤中温度被增加的磁性工作材料的磁场的强度的第二步骤，其中热介质通过热介质移动装置从第一轴向端部移动到第二轴向端部；(iii)在第二步骤之后降低磁性工作材料的温度的第三步骤；和(iv)通过磁场控制单元减小施加到在第三步骤中温度被降低的磁性工作材料的磁场的强度的第四步骤，其中热介质从第二轴向端部移动到第一轴向端部。此外，在以上磁热泵设备中，在吸热装置中吸收的热量从散热装置被散发。热介质移动装置和磁场控制单元被同步，使得在第二步骤和第四步骤中，当通过热介质移动装置进行的移动速度越高时，通过磁场控制单元进行的要被施加到磁性工作材料的磁场的强度的变化率越大。根据上述特征，在第二步骤中，热介质移动装置将热介质从第一轴向端部移动到第二轴向端部。另外，磁场控制单元改变要被施加到磁性工作材料的磁场，使得当热介质的移动速度增加时，磁场的增加速率变大。 因此，当热介质的移动速度变得越高时，要被施加到磁性工作材料的磁场的增加速率越大，从而可以有效地执行从磁性工作材料到热介质的热传递。因此，在磁性工作材料中产生的热量(热能量)变大。根据这种特征，在第二步骤中，可以保持磁性工作材料处于几乎等温状态下。另外，根据上述特征，在第四步骤中，热介质移动装置将热介质从第二轴向端部移动到第一轴向端部。同时，磁场控制单元改变施加到磁性工作材料的磁场，使得当热介质的移动速度增加时，磁场的减小速率变大。此，当热介质的移动速度变得越高时，要被施加到磁性工作材料的磁场的减小速率变得越大，从而可以有效地执行从热介质到磁性工作材料的热传递。因此，磁性工作材料中的吸热量(产生的冷能量)较大。根据这种特征，在第四步骤中，可以保持磁性工作材料处于几乎等温状态下。根据上述特征，可以在第二步骤中抑制与热循环的等温激发的理想过程的差距，并且在第四步骤中抑制与热循环的等温去磁的理想过程的差距。因此，可以增加磁热泵设备的操作效率。上述说明特征可以被进一步概括如下根据磁热泵设备的热泵循环，通过磁场控制单元要被施加到磁性工作材料的磁场的强度以及通过热介质移动装置进行的热介质的移动周期性地变化，使得在吸热装置中吸收的热量从散热装置被散发。在考虑操作效率的理想热循环的情况下，热泵循环具有等温激发过程和等温去磁过程。在等温激发过程中，要被施加到磁性工作材料的磁场增加，同时磁性工作材料的温度没有变化。在等温去磁过程中,施加到磁性工作材料的磁场减小，同时磁性工作材料的温度没有变化。另外，在等温激发过程中，要被施加到磁性工作材料的磁场通过磁场控制单元增力口，同时热介质通过热介质移动装置从第一轴向端部移动到第二轴向端部。在等温去磁过程中，施加到磁性工作材料的磁场通过磁场控制单元减小，同时热介质通过热介质移动装置从第二轴向端部移动到第一轴向端部。在以上等温激发过程和等温去磁过程中，热介质移动装置和磁场控制单元被同步，使得当通过热介质移动装置进行的热介质的移动速度较高时，通过磁场控制单元进行的要被施加到磁性工作材料的强度的变化率较大。在理想热循环的等温激发过程的情况下，热介质移动装置将热介质从第一轴向端部移动到第二轴向端部。此外，磁场控制单元增加要被施加到磁性工作材料的磁场，使得当热介质的移动速度较高时，通过磁场控制单元要被施加到磁性工作材料的磁场的强度的增加速率变大。因此，当热介质的移动速度变得较高时，要被施加到磁性工作材料的磁场的强度的增加速率变得较大，从而可以有效地执行从磁性工作材料到热介质的热传递。因此，磁性工作材料中产生的热量增加。如上所述，在等温激发过程中，可以保持磁性工作材料处于几乎等温状态下。在理想热循环的等温去磁过程的情况下，热介质移动装置将热介质从第二轴向端部移动到第一轴向端部。此外，磁场控制单元减小施加到磁性工作材料的磁场，使得当热介 质的移动速度较高时，通过磁场控制单元施加到磁性工作材料的磁场的强度的减小速率变得较大。因此，当热介质的移动速度变得较高时，施加到磁性工作材料的磁场的强度的减小速率较大，从而可以有效地执行从热介质到磁性工作材料的热传递。因此，磁性工作材料中的吸热量增加。如上所述，在等温去磁过程中，可以保持磁性工作材料处于几乎等温状态下。因此，可以减小与在等温激发过程和等温去磁过程中的理想热循环的差距，从而提高磁热泵设备的操作效率。根据本公开的另一个特征，磁热泵设备的磁制冷装置包括(a)容器装置，所述容器装置具有用于容纳磁性工作材料的工作室，所述磁性工作材料具有磁热效应，其中热介质通过工作室；(b)磁场控制单元，用于改变要被施加到磁性工作材料的磁场的强度；和(C)热介质移动装置，用于使热介质在工作室中移动，使得热介质在工作室的第一轴向端部与第二轴向端部之间往复运动。磁热泵设备还具有散热装置，用于将第二轴向端部侧的热介质中所含有的热量散发到散热装置的外部；和吸热装置，用于将热量从吸热装置的外部吸收到在第一轴向端部侧的热介质中。磁热泵设备的热泵循环包括以下第一步骤至第四步骤，第一步骤至第四步骤被重复执行，使得在吸热装置中吸收的热量从散热装置被散发(i)第一步骤，用于在工作室中的热介质的移动被热介质移动装置停止时通过磁场控制单元增加要被施加到磁性工作材料的磁场；(ii)第二步骤，用于通过热介质移动装置将热介质从第一轴向端部移动到第二轴向端部，而不减小施加到磁性工作材料的在第一步骤中已经通过磁场控制单元增加的磁场，其中在第一步骤开始的一定时间段过去之后，或者当根据时间的推移变化的物理量达到预定值时，执行第二步骤；(iii)第三步骤，用于在热介质在工作室中的移动被热介质移动装置停止时在第二步骤之后通过场控制单元减小施加到磁性工作材料的磁场；以及
(iv)第四步骤，用于通过热介质移动装置将热介质从第二轴向端部移动到第一轴向端部，而不增加施加到磁性工作材料的在第三步骤中已经通过磁场控制单元减小的磁场，其中在第三步骤开始的一定时间段过去之后，或者当根据时间的推移变化的物理量达到另一个预定值时，执行第四步骤。根据上述特征，绝热状态形成，在该绝热状态下，热介质在工作室中通过热介质移动装置的移动在第一步骤中被停止。在这种绝热状态下，要被施加到磁性工作材料的磁场增加，从而增加磁性工作材料的温度。在第二步骤中，热介质从工作室的第一轴向端部移动到第二轴向端部，使得在第一步骤中在磁性工作材料中产生的热能量被传递给热介质并移动到第二轴向端部。在第三步骤中，绝热状态形成，在该绝热状态下，热介质在工作室中通过热介质移动装置的移动被停止。在这种绝热状态下，要被施加到磁性工作材料的磁场减小，从而降低磁性工作材料的温度。·在第四步骤中，热介质从工作室的第二轴向端部移动到第一轴向端部，使得在第三步骤中在磁性工作材料中产生的冷能量被传递给热介质并移动到第一轴向端部。因此，在第一步骤中，磁性工作材料的温度等熵地增加，并且在第二步骤中，在第一步骤中温度增加的磁性工作材料的热能量移动到工作室的第二轴向端部。在第三步骤中，磁性工作材料的温度等熵地减小，并且在第四步骤中，在第三步骤中温度降低的磁性工作材料的冷能量移动到工作室的第一轴向端部。因此，在吸热装置中吸收的热量有效地从第一轴向端部移动到第二轴向端部，并且从散热装置被散发。因此，可以增加磁热泵设备的操作效率。


本公开的上述及其它目的、特征和优点将从以下参照附图的详细说明中变得更加清楚可见。在附图中图I是应用根据本公开的第一实施例的磁热泵设备的磁制冷系统的示意性结构；图2是显示磁制冷系统的热交换容器单元的示意性横截面图；图3是放大示意性视图，其中热交换容器装置的相关部分在直线方向上被放大；图4是显示磁制冷系统的相关部分用于说明该相关部分的操作(第一步骤的操作)的示意性横截面图；图5是显示磁制冷系统的相关部分用于说明该相关部分的操作(第二步骤的操作)的示意性横截面图；图6是显示磁制冷系统的相关部分用于说明该相关部分的操作(第三步骤的操作)的示意性横截面图；图7是显示磁制冷系统的相关部分用于说明该相关部分的操作(第四步骤的操作)的示意性横截面图；图8是显示工作室中的加热介质的流体速度的曲线图；图9是显示施加到工作室中的磁性工作材料的磁场的曲线图；图10是以温度-熵图显示用于本公开的磁制冷系统的热循环的特性特征的曲线图11是显示热交换容器装置的变形例的示意性横截面图；图12是放大示意性视图，其中图11的热交换容器装置的相关部分在直线方向上被放大；图13是显示热交换容器装置的另一个变形例的示意性横截面图；图14是放大示意性视图，其中图13的热交换容器装置的相关部分在直线方向上被放大；图15是显示热交换容器装置的又一个变形例的示意性横截面图；图16是显示热交换容器装置的又一个变形例的示意性横截面图；
图17是放大示意性视图，其中又一个变形例的的热交换容器装置的相关部分在直线方向上被放大；图18是根据本公开的第二实施例的显示工作室中的加热介质的流体速度的曲线图；图19是显示施加到第二实施例的工作室中的磁性工作材料的磁场的曲线图；图20是应用根据本公开的第三实施例的磁热泵设备的磁制冷系统的示意性结构；图21是用于配备有应用根据本公开的第四实施例的磁热泵设备的磁制冷系统的车辆的空气调节装置的示意性结构；图22是显示根据第四实施例的磁制冷系统的放大横截面图；图23是显示第四实施例的热交换容器装置的示意性横截面图；图24是显示第四实施例的工作室中的加热介质的流体速度的曲线图；图25是显示施加到第四实施例的工作室中的磁性工作材料的磁场的曲线图；图26是以温度-熵图显示用于第四实施例的磁制冷系统的热循环的特性特征的曲线图；图27是用于说明活塞、高温侧容器单元部分和低温侧容器单元部分的操作的时间图表;图28是显示第五实施例的工作室中的加热介质的流体速度的曲线图；图29是显示施加到第五实施例的工作室中的磁性工作材料的磁场的曲线图；图30是以温度-熵图显示用于第五实施例的磁制冷系统的热循环的特性特征的曲线图；图31是显示施加到第六实施例的工作室中的磁性工作材料的磁场的曲线图；图32是以温度熵图显示用于第六实施例的磁制冷系统的热循环的特性特征的曲线图；图33是显示磁制冷系统的变形例的示意性横截面图；和图34是显示所述变形例的热交换容器装置的示意性横截面图。以下参照附图通过多个实施例说明本公开。在整个实施例中使用相同的附图标记以指示相同或类似的部分和/或部件。
具体实施例方式(第一实施例)
图I示意性地显示根据本公开的第一实施例的用于磁热泵设备的磁制冷系统的结构。图2显示了用于磁制冷系统2的热交换容器单元31的横截面图。图I中所示的磁制冷装置是磁制冷系统的相关部分，并且对应于沿着图2中的线I-I截得的横截面图。图3是显示磁制冷系统2的热交换容器单元31的相关部分的放大横截面图，其中该热交换容器单元在沿圆周方向上的结构在直线方向上被放大。图I中所不的磁制冷系统是AMR (有源磁制冷机)式磁制冷系统，根据该AMR式磁制冷系统，由磁热效应产生的冷能量以及热能量被储存在磁性工作材料30中。本实施例的磁制冷系统2由磁制冷装置3、高温 侧制冷剂回路4(也被称为第二制冷剂回路)和低温侧制冷剂回路5 (也被称为第一制冷剂回路)构成。磁制冷装置3通过磁热效应产生冷能量和热能量。热介质(例如，包括防冻液等的水，以下也被称为制冷剂)通过由磁制冷装置3产生的热能量被加热，并且这种热介质在高温侧制冷剂回路4中循环通过加热侧热交换器13 (也被称为散热装置)。热介质(制冷剂)通过由磁制冷装置3产生的冷能量被冷却，并且在低温侧制冷剂回路5中循环通过冷却侧热交换器12 (也被称为吸热装置)。磁制冷系统2优选地应用到例如用于车辆的空气调节装置。例如，热量从流动通过空气调节装置的壳体的空气被冷却侧热交换器12吸收以将空气冷却下来。然后，冷却下来的空气通过加热侧热交换器13的散热被该加热侧热交换器13加热，使得温度被控制的空气被吹送到车辆的乘客室内以控制车辆内部的空气的温度。磁制冷装置3由热交换容器装置31 (以下也被称为容器装置31)、磁场控制单元32、一对(第一和第二)制冷剂泵34A和34B、电动机35等构成。多个工作室311形成在容器装置31中，其中具有磁热效应的磁性工作材料30容纳在该工作室31中，并且热介质(制冷剂)通过该工作室31。更准确地，磁性工作材料30以多层方式被填充，并且热介质通过磁性工作材料30之间的空间。磁场控制单元32将磁场施加到磁性工作材料30，从磁性工作材料30除去磁场，并且改变要施加到磁性工作材料30的磁场的强度。所述一对制冷剂泵34A和34B(也被称为“泵装置”或“制冷剂移动装置”)使热介质(制冷剂)在容器装置31中移动。电动机35驱动磁制冷装置3。S卩，磁场控制单元32相对于容器装置31旋转。如图I所示，第一制冷剂泵34A和第二制冷剂泵34B在容器装置31的两侧与容器装置31同轴布置。容器装置31形成为中空圆柱形形状。多个工作室311设置在容器装置31的内周边区域中，其中磁性工作材料30填充在所述多个工作室311中的每一个中，并且热介质(制冷剂)通过所述多个工作室311中的每一个。如图2所示，多个工作室311 (在本实施例中12个室)沿圆周方向以相等间隔布置。如图I所示，用于热介质(制冷剂)的入口端口和出口端口分别设置在每一个工作室311的第一轴向端部311b和每一个工作室311的第二轴向端部311a处,第二轴向端部311a在轴向方向(在附图的左右方向)上与第一轴向端部311b相对。第一制冷剂进入端口 313a和第一制冷剂排出端口 313b形成在每一个工作室311的第一轴向端部311b侧，而第二制冷剂进入端口 312a和第二制冷剂排出端口 312b形成在每一个工作室311的第二轴向端部31 Ia侧。高温侧制冷剂回路4的上游端连接到第二制冷剂排出端口 312b。低温侧制冷剂回路5的上游端连接到第一制冷剂排出端口 313b
第一压力切换阀42a设置在容器装置31中以使工作室311在第一轴向端部311b侧的空间与第一制冷剂进入端口 313a连通或与第一制冷剂排出端口 313b连通。以类似的方式，第二压力切换阀42b设置在容器装置31中以使工作室311在第二轴向端部311a侧的空间与第二制冷剂进入端口 312a连通或与第二制冷剂排出端口 312b连通。第一压力切换阀42a和第二压力切换阀42b —起被称为压力阀装置。当第一制冷剂进入端口 313a与工作室311之间的压力差低于预定值时，第一压力切换阀42a —方面切断第一制冷剂进入端口 313a与工作室311在第一轴向端部311b侧的空间之间的制冷剂通道，而另一方面，第一压力切换阀42a打开工作室311在第一轴向端部311b侧的空间与第一制冷剂排出端口 313b之间的制冷剂通道。当第一制冷剂进入端口313a与工作室311之间的压力差变得高 于预定值时，第一压力切换阀42a的阀构件被向上升起(沿与容器装置31的中心轴线相对的方向)，使得第一制冷剂进入端口 313a与工作室311在第一轴向端部311b的空间之间的制冷剂通道打开，而工作室311在第一轴向端部311b的空间与第一制冷剂排出端口 313b之间的制冷剂通道被切断。以同样方式，当第二制冷剂进入端口 312a与工作室311之间的压力差低于预定值时，第二压力切换阀42b —方面切断第二制冷剂进入端口 312a与工作室311在第二轴向端部311a侧的空间之间的制冷剂通道，而另一方面，第二压力切换阀42b打开工作室311在第二轴向端部311a侧的空间与第二制冷剂排出端口 312b之间的制冷剂通道。当第二制冷剂进入端口 312a与工作室311之间的压力差变得高于预定值时，第二压力切换阀42b的阀构件被向上升起(沿与容器装置31的中心轴线相对的方向)，使得第二制冷剂进入端口312a与工作室311在第二轴向端部311a的空间之间的制冷剂通道打开，而工作室311在第二轴向端部311a的空间与第二制冷剂排出端口 312b之间的制冷剂通道被切断。磁场控制单元32由旋转轴321、固定到旋转轴321的转子322和连接在转子322的外周边处的永磁体323构成，并容纳在容器装置31内部。旋转轴321被支承部可旋转地支撑，所述支承部设置在容器装置31的两个轴向侧部处。旋转轴321的轴向端部中的每一个都从容器装置31沿其轴向方向延伸，使得该旋转轴321经由速度改变装置37连接到每一个制冷剂泵34A和34BDE的驱动轴341，如下所述。制冷剂泵34A的驱动轴341连接到电动机35，使得驱动轴341通过电动机35旋转。如图2所示，转子322 (永磁体323牢固地连接到转子322的外周边)固定到旋转轴321，使得在转子322与容器装置31的内周表面之间形成小径向间隙，从而转子322在容器装置31中旋转。多个永磁体323(在本实施例中为两个磁体)设置在转子322的外周边处，使得磁体323中的每一个都根据旋转轴321的旋转周期性地接近容器装置31的相应的工作室311。一对沟槽在永磁体323之间形成在转子322中，其中沟槽中的每一个都在轴向方向上延伸。根据上述结构，其中容器装置31和转子322作为磁轭工作，通过永磁体323产生磁场。磁场施加到容纳在工作室311中的每一个中的磁性工作材料30，或者磁场根据旋转轴321的旋转被除去。由非磁性材料(例如，树脂)制成的保持构件33围绕相应的工作室311形成，使得工作室311中的每一个都通过相应的保持构件33定位在容器装置31中。图3显示了固定到转子322的永磁体323和容器装置31的相关部分的横截面图。图3是显示相关部分的放大图，其中沿容器装置31的圆周方向(即，转子322的旋转方向)的相关部分在直线方向上被放大。如图2中示意性地所示，连接到转子322的外周边的永磁体323中的每一个都几乎被相等地磁化，并且永磁体323的径向厚度在其旋转方向上也是恒定的。然而，如图3所示，永磁体323被形成为使得转子322的中心与转子322的外周表面之间的距离沿旋转方向在圆周区域上不是恒定的。根据这种特征，当转子322旋转时，磁体323的外周表面与容器31的内周表面之间的间隙将被改变。容纳磁性工作材料30的工作室311置于磁体323的外表面与容器装置31的内表面之间的间隙中。间隙对应于由永磁体323和磁轭(该磁轭由容器装置31和转子322构成)形成的磁路的间隙31G。间隙31G被形成为使得当转子322旋转时要被施加到磁性工作材料30 (磁性工作材料30容纳在相应的工作室311中)的磁场以预定图案变化。更准确地，磁场以图9中所 示的磁图案变化。图3中所示的永磁体323的外周边的形状沿旋转方向按照从导引部分到向后部分的顺序对应于图9中所示的磁曲线。形成在转子322中的沟槽中的每一个都对应于图9中的磁图案的一部分，在该部分处，磁场基本上被除去。所述一对制冷剂泵34A和34B构成用于使制冷剂在容器装置31中移动的制冷剂移动装置(泵装置)，使得制冷剂在相应工作室311的第一轴向端部311b与第二轴向端部311a之间往复运动。根据本实施例，串联式活塞泵用于制冷剂泵34A和34B。在串联式活塞泵中，抽吸机构和排放机构同轴布置并通过一个驱动轴341操作。然而，根据本实施例，每一个泵的仅一侧泵机构用于操作磁制冷系统。可以提供一个泵并使用两侧泵机构。更详细地，如图I所示，制冷剂泵34A和34B中的每一个都具有壳体340、可旋转地支撑在壳体340中的驱动轴341、以倾斜方式固定到驱动轴341并与驱动轴341 —起旋转的斜板342、根据斜板342的旋转往复运动的多对活塞343、在斜板342的两侧形成在壳体340中用于以往复的方式分别容纳所述一对活塞343的多对缸筒344a(和344b)。缸筒344a和344b也被称为泵室。驱动轴341在其两个轴向端部处由支承部可旋转地支撑，所述支承部设置在壳体340中。驱动轴341的一个轴向端部从壳体340向外延伸，使得驱动轴341经由速度改变装置37连接到旋转轴321。速度改变装置37中的每一个都构成动力传递机构，根据该动力传递机构，电动机35的驱动力经由制冷剂泵34A的连接到电动机35的驱动轴341被传递给容器装置31的旋转轴321和制冷剂泵34B的驱动轴341。速度改变装置37中的每一个都被构造成使得该速度改变装置调节旋转轴321的转速相对于相应制冷剂泵34A和34B的驱动轴341的转速的比值。基于连接到旋转轴321的永磁体323的数量确定减速比。例如，在本实施例的两个磁体的情况下，减速比被设定为使得当制冷剂泵34A和34B的每个活塞343往复运动两次时旋转轴321旋转一圈。制冷剂泵34A和34B中的每一个被操作，使得制冷剂与施加到磁性工作材料30的磁场的变化(即，磁场的施加和除去)同步地被吸入到容器装置31的每一个工作室311中或从每一个工作室311被排出。制冷剂泵34A的第一缸筒(泵室)344a经由第一连接管314a连接到容器装置31的第一制冷剂进入端口 313a。制冷剂泵34B的第二缸筒(泵室)344b经由第二连接管314b连接到容器装置31的第二制冷剂进入端口 312a。低温侧制冷剂回路5的下游端连接到第一连接管314a。允许制冷剂从上游侧流动到下游侧但是禁止制冷剂从下游侧流动到上游侧的止回阀(单向阀)43b设置在低温侧制冷剂回路5中。第一蓄压箱(蓄压装置)41a设置在第一连接管314a中。第一蓄压箱41a的填充有气体的内部空间经由第一连接管314a连接到制冷剂泵34A的第一缸筒344a。第一蓄压箱41a通过改变填充在该第一蓄压箱内部空间中的气体的体积来积蓄压力。高温侧制冷剂回路4的下游端连接到第二连接管314b。允许制冷剂从上游侧流动到下游侧但是禁止制冷剂从下游侧流动到上游侧的止回阀(一通阀)43a设置在高温侧制冷剂回路4中。第二蓄压箱(蓄压装置)41b设置在第二连接管314b中。第二蓄压箱41b的填充有气体的内部空间经由第二连接管314b连接到制冷剂泵34B的第二缸筒344b。第二蓄压箱41b通过改变填充在该第二蓄压箱41b的内部空间中的气体的体积来积蓄压力。第一蓄压箱41a和第二蓄压箱41b以及第一压力切换阀42a和第二压力切换阀42b 一起被称为热介质移动禁止单元。虽然在附图中未详细示出，但是制冷剂泵34A和34B中的每一个都具有多个缸筒(泵室)344a和344b，所述缸筒的数量对应于容器装置3 I的工作室311的数量。每一个泵室344a (用于低温侧)和每一个泵室344b (用于高温侧)形成一对泵机构(用于移动热介质的结构)。此外，每一对泵机构彼此相同。然而，并不总是必须设置冷却侧热交换器12和加热侧热交换器13，所述冷却侧热交换器12和加热侧热交换器13的数量对应于工作室311的数量。多个冷却侧热交换器12可以集中在一起以构成一个冷却侧热交换器或数量小于工作室311的数量的多个冷却侧热交换器。以类似的方式，多个加热侧热交换器13可以集中在一起以构成一个加热侧热交换器或数量小于工作室311的数量的多个加热侧热交换器。除了图1-3之外，以下参照图4-9说明磁制冷系统2的操作。由于工作室311中的每一个都具有用于移动热介质的彼此相同的结构，因此图4-7中显示了一个工作室311的用于移动热介质的结构，并且将说明该一个工作室311的操作。将对其它工作室311依此执行以下操作，其中操作相位连续地改变。从图4-7省略掉电动机35。当旋转力从电动机35的输出轴传递到驱动轴341时，磁制冷系统2依此重复执行以下第一至第四步骤。即，被冷却侧热交换器12从外部流体(空气)吸收的热能量通过热介质被移动，并且这种热能量从加热侧热交换器13被散热到外部流体。图8是显示工作室311中的热介质的流体速度的变化的曲线图，其中从第一轴向端部311b朝向第二轴向端部311a( S卩，在图中的右侧方向)的流体流在正侧(在参考线上的上侧区域)被示出。图9是显示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁场的变化的曲线图。在图8和图9中，附图标记“ I ”、“ II ”、“ III ”和“ IV”分别表示第一至第四步骤。如图4所示，当第一制冷剂泵34A的活塞343从其下死点移动到其上死点时，第二制冷剂泵34B的活塞343从其上死点移动到其下死点，从而执行第一步骤的操作。
(第一步骤操作)在第一步骤中，第一制冷剂进入端口 313a与工作室311之间的压力差低于预定值，因此第一压力切换阀42a关闭第一制冷剂进入端口 313a与第一轴向端部311b侧的工作室311之间的制冷剂通道。因此，从第一制冷剂泵34a泵送出的制冷剂(热介质)不会流动到工作室311中。因此，工作室311中的制冷剂没有移动(如由图8中的“I”所示)。由从第一制冷剂泵34A进行的制冷剂的泵出操作产生的压力能由于第一蓄压箱41a中的气体的体积收缩而被蓄积在第一蓄压箱41a中，如由图4中的虚线所示。在第一步骤中，第二制冷剂泵34B吸入制冷剂，使得制冷剂从高温侧制冷剂回路4流入到缸筒344b中，同时第二蓄压箱41b中的压力稍微减小。在该第一步骤的操作期间，如由图9中的“I”所示，永磁体323的施加到磁性工作
材料30的磁场从要被施加到磁性工作材料30的磁场几乎为零的状态迅速增加。换句话说，第一步骤被执行，其中要被施加到磁性工作材料30的磁场迅速增加，同时热介质在工作室3 11中的移动被禁止。如上所述，根据第一步骤，热介质30在工作室3 11中的移动停止，使得磁性工作材料30保持处于绝热状态，并且要被施加到磁性工作材料30的磁场迅速增力口，从而增加磁性工作材料30的温度。当第一步骤继续时,如图5所示，第一制冷剂泵34A的活塞343进一步在缸筒344a中朝向上死点移动，同时第二制冷剂泵34B的活塞343在缸筒344b中朝向下死点移动。当第一制冷剂进入端口 313a与工作室311之间的压力差达到预定值时，第一压力切换阀42a的阀构件在远离旋转轴321的方向上被向上升起，使得第一制冷剂进入端口 313a与第一轴向端部311b侧的工作室311之间的制冷剂通道打开。因此，过程从图4的第一步骤继续到图5的第二步骤。(第二步骤操作)在第二步骤中，除了从第一制冷剂泵34A泵送出的制冷剂之外，制冷剂(热介质)通过第一蓄压箱41a蓄积的压力能从第一蓄压箱41a流入到第一轴向端部311b的工作室311中。接着，制冷剂流从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a形成在工作室311中，如由图8中的“II”所示。制冷剂的流体速度具有在第一半部分中具有最高值(峰值)的流体速度图案。第二制冷剂泵34B从高温侧制冷剂回路4将制冷剂连续吸入到缸筒344b中。被磁性工作材料30加热的制冷剂(热介质)从第二轴向端部311a的工作室311流出到高温侧制冷剂回路4。在第二步骤的操作期间，由永磁体323施加到磁性工作材料30的磁场从第一步骤的磁场的强度(更准确地，第一步骤结束时磁场的强度)进一步逐渐增加，由图9中的“II”所示。换句话说，第一制冷剂进入端口 313a与工作室311之间的压力差在第一步骤操作中增加。此外，当这种压力差变得大于预定值时，施加到磁性工作材料30的磁场从第一步骤结束时的磁场的强度逐渐增加(没有减少)。第二步骤操作因此被执行，其中热介质(制冷剂)在工作室3 11中从第一轴向端部311b移动到第二轴向端部311a。在第二步骤中，在第一步骤中温度增加的磁性工作材料30的热能量被传递到热介质(制冷剂)并移动到第二轴向端部311a。
在第二步骤中，要被施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质(制冷剂)在工作室311中的流体速度而逐渐增加，使得在第二步骤中在磁性工作材料30中产生的热能量也被传递到热介质。如图3所示，磁体323与容器装置31之间的间隙31G基于操作状态而减小。因此，在第二步骤中，磁场以当热介质(制冷剂)的流体速度在工作室311中变得越高时要被施加到磁性工作材料30的磁场的增加速率变得越大的方式增加。例如，当热介质的流体速度变成其最大值时，磁场的增加速率变成最大值(在第二步骤“II”中图9的曲线的斜率)。根据这样的操作，磁性工作材料30保持处于等温状态下，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第二步骤操作期间保持处于较高值。当第一制冷剂泵34A的活塞343已经到达上死点并且活塞343从上死 点朝向下死点移动时，如图6所示，第二制冷剂泵34B的活塞343从下死点朝向上死点移动，以执行第
三步骤。(第三步骤操作)在第三步骤中，由于第二制冷剂进入端口 312a与工作室311之间的压力差低于预定值，因此第二压力切换阀42b保持第二制冷剂进入端口 312a与第二轴向端部311a的工作室311之间的制冷剂通道的切断状态。因此，从第二制冷剂泵34B泵送出来的制冷剂不会流入到工作室311中，使得在工作室311中没有执行制冷剂(热介质)的移动，由图8中的“III”所示。由从第二制冷剂泵34B进行的制冷剂的泵出操作产生的压力能由于第二蓄压箱41b中的气体的体积收缩而被蓄积在第二蓄压箱41b中，如由图6中的虚线所示。在该第三步骤中，第一制冷剂泵34A吸入制冷剂，使得制冷剂从低温侧制冷剂回路5流入到缸筒344a中，同时第一蓄压箱41a中的压力稍微减小。在第三步骤的操作期间，如由图9中的“III”所示，由于形成在磁体323中的阶梯形部分(即，间隙31G的迅速增加，如图3所示)，永磁体323的施加到磁性工作材料30的磁场从在第二步骤中已经增加的磁场(从第二步骤结束时的磁场)的强度迅速减小。换句话说，第三步骤被执行，其中要被施加到磁性工作材料30的磁场迅速减小，同时热介质在工作室311中的移动被禁止。如上所述，根据第三步骤，热介质在工作室311中的移动停止，使得磁性工作材料30保持处于绝热状态，并且施加到磁性工作材料30的磁场迅速减小，从而降低磁性工作材料30的温度。当第三步骤继续时，如图7所示，第二制冷剂泵34B的活塞343进一步在缸筒344b中朝向上死点移动，同时第一制冷剂泵34A的活塞343在缸筒344a中朝向下死点移动。当第二制冷剂进入端口 312a与工作室311之间的压力差达到预定值时，第一压力切换阀42b的阀构件在远离旋转轴321的方向上被向上升起，使得第二制冷剂进入端口 312a与第二轴向端部311a的工作室311之间的制冷剂通道打开。因此，过程从图6的第三步骤继续到图7的第四步骤。(第四步骤操作)在第四步骤中，除了从第二制冷剂泵34B泵送出的制冷剂之外，制冷剂通过第二蓄压箱41b蓄积的压力能从第二蓄压箱41b流入到第二轴向端部311b侧的工作室311中。接着，制冷剂流从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b形成在工作室311中，如由图8中的“IV”所示。在图8中，制冷剂的流体速度具有在第一半部分中具有峰值的流体速度图案。第一制冷剂泵34A从低温侧制冷剂回路5将制冷剂连续吸入到缸筒344a中。被磁性工作材料30冷却的制冷剂(热介质)从第一轴向端部311b侧的工作室311流出到低温侧制冷剂回路5。在第四步骤的操作期间，由永磁体323施加到磁性工作材料30的磁场从第三步骤的磁场(第三步骤结束时的磁场)的强度进一步逐渐减小到磁场几乎变为零的状态，如由图9中的“IV”所示。换句话说，第二制冷剂进入端口 312a与工作室311之间的压力差在第四步骤操作·中增加。此外，当这种压力差变得大于预定值时，施加到磁性工作材料30的磁场从第三步骤结束时的磁场的强度逐渐减小(没有增加)。第四步骤操作因此被执行，其中热介质(制冷剂)在工作室311中从第二轴向端部311a移动到第一轴向端部311b。在第四步骤中，在第三步骤中温度减小的磁性工作材料30的冷能量被传递到热介质(制冷剂)并移动到第一轴向端部311b。在第四步骤中，要被施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质(制冷剂)在工作室311中的流体速度而逐渐减小，使得在第四步骤中在磁性工作材料30中产生的冷能量也被传递到热介质。如图3所示(在图3的右侧部分中)，磁体323与容器装置31之间的间隙31G基于操作状态而增加。因此，在第四步骤中，磁场以当热介质(制冷剂)的流体速度在工作室311中变得越高时施加到磁性工作材料30的磁场的减小速率变得越大的方式被减小。根据这样的操作，磁性工作材料30保持处于等温状态，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第四步骤操作期间保持高值。当第二制冷剂泵34B的活塞343已经到达上死点并且活塞343从上死点20朝向下死点移动时，第一制冷剂泵34A的活塞343从下死点朝向上死点移动，以再次执行第一步骤。根据上述结构和操作，第一至第四步骤重复执行，使得由冷却侧热交换器12吸收的热能量在加热侧热交换器13处被散发。在第一步骤中，热介质(制冷剂)的移动在工作室311中被停止，从而形成绝热状态，并且要被施加到磁性工作材料30的磁场增加。因此，可以增加磁性工作材料30的温度。在第二步骤中，热介质(制冷剂)在工作室311中从第一轴向端部311b移动到第二轴向端部311a。因此，可以将热能量从磁性工作材料30 (磁性工作材料30的温度在第一步骤和第二步骤中增加)传递到热介质从而将热能量移动到第二轴向端部311a。在第三步骤中，热介质(制冷剂)的移动再次在工作室311中停止从而形成绝热状态，并且施加到磁性工作材料30的磁场减小。因此,可以降低磁性工作材料30的温度。在第四步骤中，热介质(制冷剂)在工作室311中从第二轴向端部311a移动到第一轴向端部311b。因此，可以将冷能量从磁性工作材料30 (磁性工作材料30的温度在第三步骤和第四步骤中减小)传递到热介质从而将冷能量移动到第一轴向端部311b。在第二步骤中，要被施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质在工作室311中从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的移动速度(流体速度)而增加。因此，可以保持磁性工作材料30处于等温状态。另外，在第四步骤中，施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质在工作室311中从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b的移动速度(流体速度)而减小。因此，可以保持磁性工作材料30处于等温状态。因此，在第二步骤和第四步骤中可以保持磁性工作材料30与热介质之间的导热系数处于高值。更详细地，第一制冷剂泵34A和第二制冷剂泵34B的操作和磁场控制单元32的操作互相同步，使得当在第二步骤中热介质在工作室311中从第一轴向端部311b移动到第二轴向端部311a时要被施加到磁性工作材料30的磁场增加，或者当在第四步骤中热介质在工作室3 11中从第二轴向端部311a移动到第一轴向端部311b时施加到磁性工作材料30的磁场减小。另外，制冷剂泵34A和34B的操作和磁场控制单元32的操作互相同步，使得当热介质在工作室311中的移动速度(流体速度)越高时施加到磁性工作材料30的磁场的变化率变得越大。如上所述，在第二步骤中，当热介质的移动速度变得越高，并且从磁性工作材料30到热介质的热传递越高时，要被施加到磁性工作材料30的磁场的增加速率相应地越大，使得磁性工作材料30中产生的热能量的量越大。因此，在第二步骤中，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态下。以类似于第二步骤的方式，在第四步骤中，当热介质的移动速度变得越高，并且从热介质到磁性工作材料30的热传递越高时，要被施加到磁性工作材料30的磁场的减小速率相应地越大，使得磁性工作材料30中的吸热量越大。因此，在第四步骤中，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态下。因此，磁制冷系统2的操作效率可以增加。图10是以温度熵图显示磁制冷系统2的热循环的特性特征(由实线所示)的曲线图。点划线显示卡诺循环，卡诺循环是考虑操作效率的理想热循环中的一个。虚线显示比较示例的特性特征，其中工作室中的热介质(制冷剂)连续移动以往复运动，且不会停止这种往复移动，并且磁场的强度在将磁场施加到磁性工作材料的操作期间没有变化。如上所述，在本实施例的磁制冷系统2中，磁性工作材料30在第一步骤中在磁激发和绝热变化状态下操作，在第二步骤中在磁激发和等温变化状态下操作，在第三步骤中在去磁和绝热变化状态下操作，而在第四步骤中在去磁和等温变化状态下操作。由图10中的点划线所示的为理想热循环之一的卡诺循环由以下过程构成绝热激发过程、等温激发过程、绝热去磁过程以及等温去磁过程。在本实施例的磁制冷系统2中，第一步骤“I”可以接近理想绝热激发过程，而第二步骤“II”可以接近理想等温激发过程。此外，第三步骤“III”可以接近理想绝热去磁过程，而第四步骤“ IV”可以接近理想等温去磁过程。如上所述，本实施例的热循环(如由图10中的实线所示)可以接近理想热循环(例如，点划线所示的卡诺循环)。因此，可以在相应的绝热激发过程、等温激发过程、绝热去磁过程以及等温去磁过程中减少与理想热循环的偏差度。因此，可以增加磁制冷系统2的操作效率。
在第二步骤和第四步骤期间，磁场控制单元32基于热循环(热泵循环)的操作阶段改变通过磁性工作材料30的磁路中的磁阻，以改变要被施加到磁性工作材料30的磁场的强度。基于热介质(制冷剂)的移动速度确定磁场的强度的变化率。磁性工作材料30设置在里面的间隙31G形成在磁路中。间隙31G基于操作阶段(相位)通过磁场控制单元32而改变，以改变磁路中的磁阻。因此，磁场控制单元32基于操作阶段改变磁路的间隙31G，从而容易地改变磁路的磁阻。因此，可以在第二步骤和第四步骤中基于阶段 容易并且确定地改变要被施加到磁性工作材料30的磁场的强度的增加-减小速率。另外，设置蓄压箱41a和41b以及压力切换阀42a和42b。根据这种简单结构，即使当制冷剂泵34A和34B连续操作时，也可以容易地形成第一步骤的绝热状态并将操作模式从第一步骤改变到第二步骤。以同样方式，在制冷剂泵34A和34B连续操作的同时，可以容易地形成第三步骤的绝热状态并从第三步骤进行到第四步骤。要被施加到磁性工作材料30的磁场在第一步骤中比在第二步骤中更加迅速增力口，而施加到磁性工作材料30的磁场在第三步骤中比在第四步骤中更加迅速地减小。因此，在第一步骤中，可以形成绝热状态从而迅速加热磁性工作材料30。在第三步骤中，可以形成绝热状态从而迅速冷却磁性工作材料30。因此，可以平稳地进行重复执行第一步骤到第四步骤的操作，从而进一步增加磁热泵设备的操作效率。在本实施例中，间隙31G基于操作阶段而改变，使得磁场控制单元32改变磁路中的磁阻。然而，本公开将不会受限于本实施例的这种结构。(第一实施例的变形例)例如，磁场控制单元可以以图11中所示的磁场控制单元32A的方式被修改。磁场控制单元32A具有磁阻构件324，该磁阻构件连接在每一个永磁体3239的外周表面处并在转子322的旋转方向上延伸。永磁体3239在所述旋转方向上延伸并在垂直于旋转轴321的平面上具有弧形形状横截面。永磁体3239在径向方向上具有恒定厚度。如图12中详细所示，其中相关部分在直线方向上被放大，磁阻构件324由沿转子322的旋转方向布置的多种不同的材料构成，所述多种材料中的每一种都具有不同于彼此的磁阻值(例如，具有大磁阻值的树脂和具有低磁阻值的铁)。磁阻构件324的一部分(要被施加到磁性工作材料30的磁场在所述一部分处应该较大)被形成为使得所述一部分的磁阻值较小。根据这种结构，设置在磁路中的磁阻构件324的磁阻值基于操作阶段而变化以改变磁路中的磁阻。根据上述结构，磁场控制单元32A基于操作阶段改变磁阻构件324 (设置在磁路中)的磁阻值，从而改变磁路的磁阻。因此，在第二步骤和第四步骤中，可以基于阶段容易并且确定地改变要被施加到磁性工作材料30的磁场的强度的增加-减小速率。磁场控制单元32可以进一步以图13中所示的磁场控制单元32B的方式被修改。在磁场控制单元32B中，槽口部分3221形成在转子322中，所述转子形成磁轭的一部分。槽口部分3221中的每一个都沿圆周方向(即，转子的旋转方向)和轴向方向延伸。如图14中更加详细地所示，其中相关部分在直线方向上被放大，槽口部分3221在径向方向上的空间尺寸沿着转子的旋转方向变化。槽口部分3221的空间尺寸在要被施加到磁性工作材料30的磁场应该较大的该部分处变得较小。空间尺寸的最小值在中间部分处为零。根据上述结构(空间尺寸沿着旋转方向变化)，也可以基于操作阶段改变磁路20的磁阻。如上所述，在磁场控制单元32B中，设置在磁路中的磁轭(转子322)的空间尺寸基于操作阶段而变化，使得磁路中的磁阻变化。因此，在第二步骤和第四步骤中，可以基于阶段容易并且确定地改变要被施加到磁性工作材料30的磁场的强度的增加-减小速率。在图13和图14中所示的变形例中，槽口部分3221是空的空间。然而，磁阻材料可以填充在槽口部分3221中另外，磁场控制单元的永磁体基于热循环(热泵循环)的操作阶段沿着转子的旋转方向可以具有不同的磁性特征，以便基于热介质(制冷剂)在第二步骤和第四步骤的移动速度设定磁场的强度的改变速率。
例如，磁场控制单元32可以进一步以图15中所示的磁场控制单元32C的方式被修改。根据磁场控制单元32C，永磁体3231由沿转子322的旋转方向布置的多个磁体片构成。多个磁体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的磁场应该较大的部分处的磁体片中的一个或一些相对于其它磁体片具有较大的残余磁通量密度或较大的磁保持力。在上述结构中，磁场控制单元32C基于操作阶段改变永磁体323 I的残余磁通量密度或磁保持力。因此，在第二步骤和第四步骤中，可以基于操作阶段容易地并且确定地改变施加到磁性工作材料30的磁场的强度的增加-减小速率。另外，磁场控制单元32可以进一步以图16中所示的磁场控制单元32D的方式被修改。根据磁场控制单元32D，永磁体3232由沿转子322的旋转方向布置的多个磁体片构成。多个磁体片的磁化方向不同于彼此。在图16中，每一个箭头都表示相应磁体片的磁化方向。通过磁体片的这种布置，可以获得与磁场控制单元32C的效果相同的效果。在图15和16中所示的变形例中，永磁体3231和3232中的每一个都由多个磁体片构成。然而，一个永磁体可以用于永磁体3231或3232，其中(在一个磁体中)能够实现不同磁性特征。此外，磁场控制单元32可以以图17中所示的磁场控制单元32E的方式被修改。如图17所示，其中磁场控制单元32E的相关部分在直线方向上被放大，沿转子的旋转方向延伸的永磁体3233被设置。永磁体3233沿径向方向的厚度沿着转子的旋转方向变化。永磁体3233的厚度在要被施加到磁性工作材料30的磁场应该较大的部分处较大。根据上述结构，磁场控制单元32E基于操作阶段改变永磁体3233的厚度，使得磁路中的磁阻变化。因此，在第二步骤和第四步骤中，可以基于操作阶段容易地并且确定地改变施加到磁性工作材料30的磁场的强度的增加-减小速率。在图17的上述变形例中，一个永磁体的厚度变化。然而，永磁体可以由多个磁体片构成，该多个磁体片的厚度不同于彼此。也可以使上述变形例相互组合以基于操作阶段改变磁场的强度以及要被施加到磁性工作材料30的磁场的强度的增加-减小速率。换句话说，多于两个的以下参数可以基于操作阶段而改变。这些参数是间隙31G的尺寸、磁阻构件324的磁阻值、槽口部分3221的空间尺寸、永磁体的残余磁通量密度、永磁体的磁保持力、永磁体的磁化方向、永磁体沿径向方向的厚度等。(第二实施例)以下参照图18和图19说明本公开的第二实施例。第二实施例的热介质的流体速度图案以及磁场的施加图案不同于第一实施例的热介质的流体速度图案以及磁场的施加图案。在第二实施例中使用与第一实施例相同的附图标记。图18是显示本实施例的热介质在工作室311中的流体速度的变化的曲线图。图19是显示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁场的变化的曲线图。本实施例的磁制冷系统几乎与第一实施例的磁制冷系统相同。在本实施例中获得图18的流体速度图案，其中斜板342的形状稍微被改变。在第一实施例中，说明了六个不同的磁场控制单元32 (包括变形例32A至32E)，根据磁场控制单元32中的每一个，要被施加到磁性工作材料30的磁场的强度以及磁场的强度的增加-减小速率基于相应的操作阶段而变化。根据本实施例，获得图19的磁场的施加图案，其中六个磁场控制单元32(以及32A至32E)的一个或多个磁场控制单元与其它磁场控制单元32 (和32A至32E)组合。在第一步骤“I”和第三步骤“III”中，本实施例的磁制冷系统以与第一实施例的磁制冷系统相同的方式操作。在第二步骤中，除了从第一制冷剂泵34A泵送出制冷剂之外，制冷剂通过第一蓄压箱41a蓄积的压力能从第一蓄压箱41a立即流动到第一轴向端部311b的工作室311中。接着，恒定流体速度的制冷剂流从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a形成在工作室311中，如由图18中的“II”所示。第二制冷剂泵34B从高温侧制冷剂回路4吸入制冷剂到缸筒(泵室)344b中。被磁性工作材料30加热的制冷剂(热介质)从第二轴向端部311a的工作室311流出到达高温侧制冷剂回路4。在第二步骤的操作期间，由永磁体323施加到磁性工作材料30的磁场进一步从第一步骤的磁场(更准确地，第一步骤结束时的磁场)逐渐增加，由图19中的“II”所示。换句话说，第一制冷剂进入端口 313a与工作室311之间的压力差在第一步骤操作中增加。此外，当这种压力差变得大于预定值时，施加到磁性工作材料30的磁场从第一步骤结束时的磁场的强度逐渐增加(没有减小)。第二步骤操作因此被执行，其中热介质(制冷剂)在工作室311中从第一轴向端部311b移动到第二轴向端部311a。在第二步骤中，在第一步骤中温度增加的磁性工作材料30的热能量传递到热介质(制冷剂)并移动到第二轴向端部311a。在第二步骤中，要被施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质(制冷剂)在工作室311中的流体速度而逐渐增加，使得在第二步骤中在磁性工作材料30中产生的热能量被传递到热介质。因此，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态。磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第二步骤期间保持较高值。在第四步骤中，除了从第二制冷剂泵34B泵送出制冷剂之外，制冷剂通过第二蓄压箱41b蓄积的压力能立即从第二蓄压箱41b流动到第二轴向端部311a侧的工作室311中。接着，恒定流体速度的制冷剂流从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b形成在工作室311中，如由图18的“IV”所示。弟一制冷剂栗34A将制冷剂从低温侧制冷剂回路吸入到缸筒(栗室)344a中。被磁性工作材料30冷却的制冷剂(热介质)从第一轴向端部311b侧的工作室311流出到达低温侧制冷剂回路5。在第四步骤的操作期间，由永磁体323施加到磁性工作材料30的磁场从第三步骤的磁场(第三步骤结束时的磁场)进一步逐渐减小到磁场几乎变为零的状态，如由图19中的“IV”所示。换句话说，第二制冷剂进入端口 312a与工作室311之间的压力差在第四步骤操作中增加。此外，当这种压力差变得大于预定值时，施加到磁性工作材料30的磁场从第三步骤结束时的磁场逐渐减小(没有增加)。第四步骤操作因此被执行，其中热介质(制冷剂)在工作室311中从第二轴向端部311a移动到第一轴向端部311b。在第四步骤中，在第三步骤中温度减小的磁性工作材料30的冷能量传递到热介质(制冷剂)并移动到第一轴向端·部 311b。在第四步骤中，要被施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质(制冷剂)在工作室311中的流体速度而逐渐减小，使得在第四步骤中在磁性工作材料30中产生的冷能量也被传递到热介质。因此，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态。磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第四步骤期间保持较高值。根据上述结构和操作，重复执行第一步骤至第四步骤，使得被冷却侧热交换器12吸收的热能量在加热侧热交换器13处被散发。在第一步骤中，热介质(制冷剂)的移动在工作室311中停止从而形成绝热状态，并且要被施加到磁性工作材料30的磁场增加。因此，可以增加磁性工作材料30的温度。在第二步骤中，热介质(制冷剂)在工作室311中从第一轴向端部311b移动到第二轴向端部311a。因此，可以将热能量从磁性工作材料30 (磁性工作材料30的温度在第一步骤和第二步骤中增加)传递到热介质从而将热能量移动到第二轴向端部311a。在第三步骤中，热介质(制冷剂)的移动再次在工作室311中停止从而形成绝热状态，并且施加到磁性工作材料30的磁场减小。因此,可以降低磁性工作材料30的温度。在第四步骤中，热介质(制冷剂)在工作室311中从第二轴向端部311a移动到第一轴向端部311b。因此，可以将冷能量从磁性工作材料30 (磁性工作材料30的温度在第三步骤和第四步骤中减小)传递到热介质从而将热能量移动到第一轴向端部311b。在第二步骤中，要被施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质在工作室311从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的移动速度(流体速度)而增加。因此，可以保持磁性工作材料30处于等温状态。另外，在第四步骤中，施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质在工作室311从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b的移动速度(流体速度)而减小。因此，可以保持磁性工作材料30处于等温状态。因此，在第二步骤和第四步骤中可以保持磁性工作材料30与热介质之间的导热系数处于高值。以与第一实施例相同的方式，在第二实施例中，可以增加磁制冷系统2的操作效率。因此，在本实施例的磁制冷系统中，磁性工作材料30在第一步骤中在磁激发和绝热变化状态下操作，磁性工作材料30在第二步骤中在磁激发和等温变化状态下操作，磁性工作材料30在第三步骤中在去磁和绝热变化状态下操作，而磁性工作材料30在第四步骤中在去磁和等温变化状态下操作。因此，本实施例的热循环可以接近理想热循环，如由图10中的实线所示。(第三实施例)以下参照图20说明本公开的第三实施例。第三实施例与第一实施例的不同在于热交换容器装置31被分成两个容器单元，所述两个容器单元中的一个是用于通过磁热效应生成热能量的高温侧容器单元31a，所述 两个容器单元中的另一个是用于通过磁热效应生成冷能量的低温侧容器单元31b。以与第二实施例相同的方式，在本实施例中使用相同的附图标记用于表示相同和/或类似的部分和部件。如图20中所示，高温侧容器单元31a和低温侧容器单元31b与一个制冷剂泵34同轴布置，其中制冷剂泵34布置在容器单元31a与31b之间。容器单元31a和31b中的每一个都形成为圆柱形中空形状。多个工作室311在容器单元31a和31b中的每一个中形成在该容器单元的内周边部分处并沿圆周方向布置，以分别容纳磁性工作材料30。热介质(制冷剂)通过相应的工作室311。一对入口-出口端口 312在与制冷剂泵34相对的一侧(图中的右手侧)设置在容器单元31a的每一个工作室311的轴向端部311a(第二轴向端部)中，而另一对入口 -出口端口 313在与制冷剂泵34相对的一侧(图中的左手侧)设置在另一个容器单元31b的每一个工作室311的轴向端部31 Ib (第一轴向端部)中。制冷剂通过所述一对入口-出口端口 312或313被吸入到工作室或从工作室被排放。多对入口 -出口端口 312设置在高温侧容器单元31a中，并且每一对入口 -出口端口 312与相应的工作室311连通。每一对入口-出口端口 312都由制冷剂进入端口 312a和制冷剂排出端口 312b构成。为每一个制冷剂进入端口 312a设置吸入阀312c，其中当制冷剂被吸入到工作室311中时吸入阀312c打开。同样地，为每一个制冷剂排出端口 312b设置排出阀312d，使得当从工作室311排放制冷剂时排出阀312d打开。以类似的方式，多对入口-出口端口 313设置在低温侧容器单元31b中，并且每一对入口 -出口端口 313与相应的工作室311连通。每一对入口-出口端口 313都由制冷剂进入端口 313a和制冷剂排出端口 313b构成。为每一个制冷剂进入端口 313a设置吸入阀313c，其中当制冷剂被吸入到工作室311中时吸入阀313c打开。同样地，为每一个制冷剂排出端口 313b设置排出阀313d，使得当从工作室311排放制冷剂时排出阀313d打开。多个连接管314a设置在制冷剂泵34的每一个缸筒(泵室)344a与制冷剂泵34侧(即，图中容器单元31a的左手侧)的高温侧容器单元31a的每一个工作室311之间。以类似的方式，多个连接管314b设置在制冷剂泵34的每一个缸筒(泵室)344b与在制冷剂泵34侧(即，图中的容器单元31b的右手侧)的低温侧容器单元31b的每一个工作室311之间。每一个容器单元31a或31b的内部结构基本上与第一实施例的容器单元的内部结构相同。其说明被省略。
高温侧容器单元31a的旋转轴321朝向制冷剂泵34向外延伸，使得旋转轴321经由速度改变装置37连接到制冷剂泵34的驱动轴341。以类似的方式，用于低温侧容器单元31b的旋转轴321的一端朝向制冷剂泵34向外延伸，使得旋转轴321经由速度改变装置37连接到制冷剂泵34的驱动轴341。另外，旋转轴321的另一端向外延伸到电动机35 (在与制冷剂泵34相对的方向上)，使得旋转轴321的另一端连接到电动机35。制冷剂泵34构成制冷剂移动装置，该制冷剂移动装置使制冷剂移动以在高温侧容器单元31a的入口-出口端口 312与低温侧容器单元31b的入口-出口端口 313之间往复运动。在本实施例中，一个串联式活塞泵用作制冷剂泵34，其中两个压缩机构(设置在斜板342的两侧)通过一个驱动轴341同轴操作。更详细地，本实施例的制冷剂泵34由以下部件构成壳体340 ;可旋转地支撑在壳体340中的驱动轴341 ;斜板342，所述斜板342以倾斜方式连接到驱动轴341，使得斜板342与驱动轴341 —起旋转；根据斜板342的旋转往复运动的多个活塞343 ;和在斜板342的两侧形成在壳体340中的多个缸筒344a和344b。驱动轴341的每一个轴向端部都从壳体340向外延伸并经由速度改变装置37分别连接到用于高温侧容器单元31a和低温侧容器单元31b的旋转轴321。多个缸筒344由高温侧缸筒344a和低温侧缸筒344b构成，高温侧缸筒344a中的每一个都经由相应的连接管314a连接到高温侧容器单元31a的相应工作室311，低温侧缸筒344b中的每一个都经由相应的连接管314b连接到低温侧容器单元31b的相应工作室311。(用于高温侧的)缸筒344a中的制冷剂和(用于低温侧的)缸筒344b中的制冷剂经由壳体340、斜板342、活塞343等相互热连接。壳体340、斜板342和活塞343优选地由具有闻导热系数的材料(例如，铜、招等)制成。吸入阀312c和313c中的每一个和排出阀312d和313d中的每一个都被设置成用于防止制冷剂在高温侧制冷剂回路4和低温侧制冷剂回路5中逆流，这类似于第一实施例的止回阀43a和43b。根据本实施例，每一个排出阀312d和313d作为压力阀装置操作，当工作室311与制冷剂回路4或5之间的差压变得大于预定值时该压力阀装置打开。以与第一实施例相同的方式，蓄压箱41a和41b分别设置在连接管314a和314b中。在本实施例中，蓄压箱41a和41b以及排出阀312d和313d —起被称作热介质移动禁止单元。根据本实施例的结构，当容器单元31a和31b中的磁场控制单元32以及制冷剂泵34通过电动机35连续操作时，磁性工作材料30分别在第一步骤中在磁激发和绝热变化状态下操作，在第二步骤中在磁激发和等温变化状态下操作，在第三步骤中在去磁和绝热变化状态下操作，而在第四步骤中在去磁和等温变化状态下操作。因此，可以获得与第一实施例相同的效果。在上述第一至第三实施例中，当制冷剂泵的斜板342的形状相应地形成时，可以在第一和第三步骤中禁止热介质(制冷剂)的移动。在这种情况下，磁性工作材料30可以在第一和第三步骤中在绝热变化状态下操作，而不需要设置蓄压箱41a和41b。
(第四实施例)以下参照图21-26说明本公开的第四实施例。第四实施例与第一至第三实施例的不同在于磁性工作材料在热循环的第一步骤和第三步骤中不在绝热状态下操作。图21是显示具有根据本公开的第四实施例的磁制冷系统(也被称为磁热泵系统)的空气调节装置I的概要结构的示意性视 图。图22是显示磁制冷系统2的磁制冷装置103的放大横截面图。图23是磁制冷装置103的沿垂直于磁制冷装置103的轴线的平面截得的横截面图。图21和图22的磁制冷装置103的每一个横截面图对应于沿图23中的线XXI/XXII-XXI/XXII截得的横截面。根据本实施例，磁热泵系统2应用于用于车辆的空气调节装置1，所述车辆从内燃机接收车辆驱动力。空气调节装置I具有布置在车辆的发动机室中的磁制冷系统2、布置在车辆的乘客室中的空气调节单元10，以及空气调节控制单元100。磁制冷系统2的制冷剂回路切换到用于冷却乘客室的冷却模式、用于加热乘客室的加热模式、以及用于对乘客室中的空气进行除湿的除湿模式。空气调节装置I执行冷却操作、加热操作和/或除湿操作。图21中所不的磁制冷系统是AMR (有源磁制冷机)式磁制冷系统，根据该AMR式磁制冷系统，由磁热效应产生的冷能量以及热能量被储存在磁性工作材料30中。本实施例的磁制冷系统2由磁制冷装置103、高温侧制冷剂回路4和低温侧制冷剂回路5构成。磁制冷装置103通过磁热效应产生冷能量和热能量。热介质(例如，包括防冻液等的水，以下也被称为制冷剂)通过由磁制冷装置103产生的热能量被加热，并且这种热介质在高温侧制冷剂回路4 (也被称为第二制冷剂回路)中循环通过加热侧热交换器13 (也被称为散热装置)。热介质(制冷剂)通过由磁制冷装置103产生的冷能量被冷却，并且在低温侧制冷剂回路5 (也被称为第一制冷剂回路)中循环通过冷却侧热交换器12 (也被称为吸热装置)。磁制冷装置103由热交换容器装置31 (容器单元部分31a和31b)、磁场控制单元32、制冷剂泵34、电动机35等构成。多个工作室311形成在容器单元部分31a和31b中的每一个中，其中具有磁热效应的磁性工作材料30分别容纳在该工作室31中，并且热介质(制冷剂)通过该工作室31。磁场控制单元32中的每一个都将磁场施加到磁性工作材料30，和除去施加到磁性工作材料30的磁场。制冷剂泵34 (泵装置或制冷剂移动装置)使热介质(制冷剂)在热交换容器装置31中移动。电动机35驱动磁制冷装置103。如图22所示，容器装置31被分成两个容器单元部分，所述两个容器单元部分中的一个是用于通过磁热效应生成热能量的高温侧容器单元部分31a，而所述两个容器单元部分中的另一个是用于通过磁热效应生成冷能量的低温侧容器单元部分31b。容器单元部分31a和31b经由制冷剂泵34互相同轴布置。在本实施例中，高温侧容器单元部分31a、低温侧容器单元部分31b和制冷剂泵34相互一体形成,其中这些部件31a、31b和34容纳在共用壳体340中。容器单元部分31a和31b中的每一个都由圆柱形中空容器构成。多个工作室311设置在相应容器单元部分31a和31b的内周边区域中，其中磁性工作材料30填充在所述多个工作室311中的每一个中，并且热介质(制冷剂)通过所述多个工作室311中的每一个。如图23所示，多个工作室311(在本实施例中12个室)沿圆周方向以相等间隔布置。如图22所示，一对入口 -出口端口 312设置在与制冷剂泵34的相对侧(图中的右手侧)的容器单元部分31a的每一个工作室311的轴向端部311a(第二轴向端部)中，而另一对入口 -出口端口 313设置在与制冷剂泵34的相对侧(图中的左手侧)的另一个容器单元部分31b的每一个工作室311的轴向端部311b(第一轴向端部)中。制冷剂通过所述一对入口 -出口端口 312和313被吸入到工作室311或从工作室311被排放。多对入口-出口端口 312设置在高温侧容器单元部分31a中，并且每一对入口-出口端口 312与相应的工作室311连通。多对入口-出口端口 313设置在低温侧容器单元部分31b中，并且每一对入口 -出口端口 313与相应的工作室311连通。在图22中，显示了连接到高温侧容器单元部分31a两对入口-出口端口 312，其中所述两对入口-出口端口 312中的一对连接到附图上侧的工作室311，而所述两对入口-出
口端口 312中的另一对连接到附图下侧的工作室311。每一个入口-出口端口 312都由制冷剂进入端口 312a和制冷剂排出端口 312b构成，其中制冷剂通过制冷剂进入端口 312a被吸入到容器单元部分31a中，而制冷剂通过制冷剂排出端口 312b从容器单元部分31a被排出。吸入阀312c设置在每一个制冷剂进入端口 312a中，其中当制冷剂被吸入到工作室311中时抽吸阀312c打开。排出阀312d设置在每一个制冷剂排出端口 312b中，其中当从工作室311排放制冷剂时排出阀312d打开。以类似的方式，在图22中显示了连接到低温侧容器单元部分31b的两对入口 -出口端口 313，其中所述两对入口 -出口端口 313中的一对连接到附图上侧的工作室311，而所述两对入口 -出口端口 313中的另一对连接到附图下侧的工作室311。每一个入口-出口端口 313都由制冷剂进入端口 313a和制冷剂排出端口 313b构成。吸入阀313c设置在每一个制冷剂入口端口 313a中。排出阀313d设置在每一个制冷剂排出端口 313b中。连通通道314和315分别设置在容器单元部分31a和31b的每一个侧壁处，使得每一个工作室311都与制冷剂泵34的相应的缸筒(泵室)344的内部空间连通。每一个磁场控制单元32都由旋转轴321a(321b)、固定到旋转轴321a(321b)的转子322a(322b)、和固定到转子322a(322b)的外周边的永磁体323a(323b)构成。每一个旋转轴321a和321b都通过设置在容器单元部分31a和31b的轴向侧壁处的支承构件可旋转地支撑。(高温侧)旋转轴321a和(低温侧)旋转轴321b与制冷剂泵34的驱动轴341—体形成。(低温侧)旋转轴321b的轴向端部在与制冷剂泵34相对的方向上向外延伸，使得该轴向端部连接到旋转旋转轴321a和321b以及驱动轴341的电动机35。每一个永磁体323a和323b固定到转子322a和322b的相应外周边以在磁体323a和323b的外周表面与相应容器单元部分31a和31b的内周表面之间形成间隙。转子322a和322b固定到相应的旋转轴321a和321b，使得每一个转子322a和322b都在每一个容器单元部分31a和31b内旋转。在每一个容器单元部分31a和31b中，两个永磁体323a(323b)设置在转子322a(322b)的外周边处，其中永磁体323a(323b)在转子322a(322b)的外周边空间处占据5/6(六分之五)的面积。每一个永磁体323a (323b)根据旋转轴321a (321b)的旋转周期性地接近容器单元部分31a(31b)的相应的工作室311。一对沟槽在永磁体323a(323b)之间形成在转子322a(322b)中，其中每一个沟槽都沿轴向方向延伸。根据上述结构，其中容器单元部分31a (31b)和转子322a (322b)作为磁轭工作，磁场分别由永磁体323a (323b)产生。磁场施加到容纳在永磁体323a (323b)所接近的工作室311中的磁性工作材料30。另一方面，已经施加到磁性工作材料30的磁场从容纳在工作室311中的磁性工作材料30被除去，永磁体323a (323b)根据旋转轴321a (321b)的旋转与该工作室311分离。在每一个容器单元部分31a和31b中，径向方向对应于磁场施加到容纳在相应工作室311中的磁性工作材料30的方向。在每一个磁场控制单元32中，以下参数中的一个或多个参数可以基于旋转相位 而变化以实现以下所述的磁场的施加图案，例如，如图25所示。以与第一实施例类似的方式，所述参数包括间隙的尺寸、磁阻构件的磁阻值、槽口部分的空间尺寸、永磁体的残余磁通量密度、永磁体的磁保持力、永磁体的磁化方向、和永磁体沿径向方向的厚度。由非磁性材料(例如，树脂)制成的保持构件33围绕相应的工作室311形成，使得每一个工作室311通过相应的保持构件33定位在每一个容器单元部分31a和31b中。制冷剂泵34构成用于使制冷剂在相应的容器单元部分31a和31b中移动的制冷剂移动装置(泵装置)，使得制冷剂在高温侧入口 -出口端口 312与低温侧入口 -出口端口 313之间往复运动。在本实施例中，径向活塞式活塞泵用作制冷剂泵34，根据制冷剂泵34，多个泵室(对应于工作室311的数量)围绕驱动轴341形成并沿圆周方向以相等间隔布置。吸入-排出机构(包括活塞)设置在每一个泵室中，并根据固定到驱动轴341的控制凸轮构件342a的旋转通过控制凸轮构件342a在径向方向上操作。更详细地，如图22所示，制冷剂泵34由壳体340、可旋转地支撑在壳体340中的驱动轴341、固定到驱动轴341并与驱动轴341 —起旋转的控制凸轮构件342A、根据控制凸轮构件342A的旋转沿径向方向往复运动的多个活塞343、用于可移动地容纳相应的活塞343的多个缸筒344等构成。驱动轴341由设置在壳体340的轴向侧壁(即，相应的容器单元部分31a和31b的轴向侧壁)处的支承构件可旋转地支撑。控制凸轮构件342A的形状基于固定到转子322a(322b)的磁体323a(323b)的数量来确定。在本实施例中，两个永磁体323a (323b)固定到每一个转子322a和322b，控制凸轮构件342A的形状被形成为使得当每一个活塞343往复运动两次时每一个转子322a和322b (旋转轴321a和321b)旋转一圈。在本实施例中，用于(高温侧)容器单元部分31a的磁体323a从用于(低温侧)容器单元部分31b的磁体323b沿旋转轴321的旋转方向移动90度。因此，如下所述，用于容器单元部分31a的操作相位从用于容器单元部分31b的操作相位移动180度。每一个缸筒344与用于容器单元部分31a(高温侧)的连通通道314和用于容器单元部分31b(低温侧)的连通通道315连通。根据这种结构，在共用缸筒344中在来自容器单元部分31a的制冷剂与来自容器单元部分31b的制冷剂之间执行热交换。制冷剂泵34被操作以使得与将磁场施加到磁性工作材料30的步骤和从磁性工作材料30除去磁场的步骤同步地将制冷剂吸入到容器单元部分31a和31b的相应工作室311中和从该相应工作室311排出。
例如，当将磁场施加到容器单元部分31a(高温侧)的工作室311中的磁性工作材料30时，同时从容器单元部分31b (低温侧)的工作室311中的磁性工作材料30除去磁场时，制冷剂从缸筒344经由连通通道314和315被泵送出来并到达容器单元部分31a和31b的相应工作室311。另一方面，当从容器单元部分31a(高温侧)的工作室311中的磁性工作材料30除去磁场时，同时将磁场施加到容器单元部分31b (低温侧)的工作室311中的磁性工作材料30时，制冷剂从容器单元部分31a和31b的相应工作室311经由连通通道314和315被吸入到缸筒344中。如上所述，当制冷剂从制冷剂泵34被泵送出并到达容器单元部分31a和31b的相应工作室311时，容器单元部分31a和31b的排出阀312d和313d (设置在相应的制冷剂排出端口 312b和313b中)打开，使得相应工作室311 (与制冷剂排出端口 312b和313b相邻)中的制冷剂被排放到相应的制冷剂回路4和5。另一方面，当制冷剂从容器单元部分31a和31b的相应工作室311被吸入到制冷·剂泵34中时，容器单元部分31a和31b的吸入阀312c和313c (设置在相应的制冷剂进入端口 312a和313a中)打开，使得制冷剂从相应的制冷剂回路4和5被吸入到容器单元部分31a和31b的相应工作室(在与制冷剂进入端口 312a和313a相邻的空间)中。当从安装在车辆中的电池(未示出)供应电力时，图21或图22中所示的电动机35被操作，使得电动机35的旋转动力被传递给旋转轴321a和321b以及驱动轴341。电动机35也被称为用于驱动磁制冷装置103的驱动单元。在本实施例中，旋转轴321a和32lb、转子322a和322b、永磁体323a和323b以及电动机35 (设置在热交换容器装置31的外侧)构成用于各个容器单元部分31a和31b的各个磁场控制单兀32。永磁体323a和323b分别构成磁场产生部分。虽然在图中未示出，但是制冷剂泵34具有多个汽缸，汽缸的数量对应于工作室311的数量(更准确地，对应于工作室对的数量，其中容器单元部分31a的工作室和容器单元部分31b的相应工作室构成工作室对)。换句话说，磁制冷装置103具有对应于工作室311对的数量的多个制冷剂移动机构。以下参照图24和图25以及图27说明本实施例的磁制冷系统2的操作。如上所述，虽然磁制冷装置103具有多个工作室311，但是以下说明一个工作室的操作，这是因为其它工作室的操作基本上彼此相同。然而，各个工作室的操作以相移(有相位差)的方式被执行。图24是显示热介质在工作室311中的流体速度的变化的曲线图，其中从第一轴向端部311b朝向第二轴向端部311a( S卩，在图中的右手方向)的流体流动在正侧(在参考线上方的上侧区域中)被示出。图25是显示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁场的变化的曲线图。图27是用于更加详细地显示相关部分(例如，高温侧容器单元部分31a的活塞343、吸入阀312c和排出阀312d、低温侧容器单元部分31b的吸入阀313c以及排出阀313d)的移动以及热介质的流体速度的变化和施加到磁性工作材料的磁场的变化的时间图。在图24和25以及图27中，附图标记“I”、“II”、“III”以及“IV”分别指示以下第一到第四步骤。首先，说明容器单元部分31a (高温侧)的操作。当缸筒344中的活塞343位于靠近下死点的位置时(在图24所示的第一步骤“I”中并且在图27中的tl与t2之间)，永磁体323a接近容器单元部分31a (高温侧)的工作室，使得磁场被施加到容纳在工作室311中的磁性工作材料30 (如图25和图27中的步骤“ I ”所示)。接着，在磁性工作材料30中由磁热效应产生热量，从而工作室311中的制冷剂的温度增加。图24和25以及图27中所示的第一步骤“ I ”对应于非绝热激发过程。之后，当活塞343进一步在缸筒344中从下死点朝向上死点移动时，工作室311中的制冷剂沿右手方向从制冷剂泵34侧的轴向端部侧移动到制冷剂入口 -出口端口 312的另一个轴向端部侧(图24中的步骤“II”并且在图27中的t2与t3之间)。在该操作中，设置在制冷剂排出端口 312b中的排出阀312d打开，使得高温制冷剂从工作室311 (从与制冷剂排出端口 312b相邻的空间)被排放高温侧制冷剂回路4 (加热侧热交换器13设置在该制冷剂回路4中)中，如由图27中的容器单元部分31a的实线箭头所示。容器单元部分31a的第二步骤“II”对应于制冷剂排放过程。 如由图24和25中的步骤“ II ”所示，要被施加到磁性工作材料30的磁场基于制冷剂(热介质)在工作室311中的流体速度而逐渐增加。在该操作期间，第二步骤“II”中产生的热量也从磁性工作材料30传递给制冷剂(热介质)。磁场的强度以当制冷剂(热介质)的流体速度越高时要被施加到磁性工作材料30的磁场的增加速率越大的方式增加。例如，当热介质的流体速度变成其最大值时，磁场的增加速率变成最大值(在第二步骤“II”中图25的曲线的斜率)。根据这样一个操作，磁性工作材料30保持处于等温状态，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第二步骤操作期间保持在较高值。当缸筒344中的活塞343位于靠近上死点的位置(在图24所示的第三步骤“ III ”中，并且在图27的t3与t4之间)时，永磁体323a远离容器单元部分31a的工作室311移动。因此,磁场被从容纳在工作室311中的磁性工作材料30除去(如由图25中的步骤“III”和图27所示)。图24和25以及图27中所示的容器单元部分31a的第三步骤“III”对应于非绝热去磁过程。之后，当活塞343进一步在缸筒344中从上死点朝向下死点移动时，工作室311中的制冷剂(热介质)沿左手方向从制冷剂入口 -出口端口 312的轴向端部侧移动到制冷剂泵34侧的另一个轴向端部侧(图24中的步骤“IV”并且在图27中的t4与t5之间)。在该操作中，设置在制冷剂进入端口 312a中的吸入阀312c打开，使得制冷剂(该制冷剂已经通过加热侧热交换器13)从(高温侧)制冷剂回路4被吸入到工作室311(吸入到与制冷剂进入端口 312a相邻的空间中)中，如由图27中的容器单元部分31a的虚线箭头所示。容器单元部分31a的第四步骤“IV”对应于制冷剂吸入过程。如由图24和25以及图27中的步骤“IV”所示，施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质在工作室311中的流体速度而逐渐减小。在该操作期间，在第四步骤“IV”中减小的热量从热介质传递给磁性工作材料30。在第四步骤“IV”中，磁场的强度以当热介质的流体速度越高时从磁性工作材料30除去磁场的减小速率越大的方式被减小。根据这样一个操作，磁性工作材料30保持处于等温状态，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第四步骤操作期间保持较高值。
当活塞343返回到靠近下死点的位置时，再次执行用于将磁场施加到磁性工作材料的下一个步骤(即，图27中的t5与t6之间的第一步骤“I”)。重复执行以上施加磁场的第一步骤、排出制冷剂的第二步骤、除去磁场的第三步骤和吸入制冷剂的第四步骤，使得通过容纳在容器单元部分31a(高温侧)的工作室311中的磁性工作材料30的磁热效应在磁性工作材料30中产生的热能量被传递到加热侧热交换器13 —侧。以下，说明容器单元部分31b (低温侧)的操作。如上所述，当缸筒344中的活塞343位于靠近上死点的位置时(对应于容器单元部分31a的步骤“III”并且在图27中的t3与t4之间)，从容纳在容器单元部分31a (高温侧)的工作室311中的磁性工作材料30除去磁场。然而，容器单元部分31b的操作相位从容器单元部分31a的操作相位移动180度。换句话说，容器单元部分31a的第三步骤“III”(在图27的t3与t4之间)的时序对应于·容器单元部分31b的第一步骤“ I ”。因此，当缸筒344中的活塞343位于靠近上死点的位置时(图24中的步骤“I”并且在图27的t3与t4之间)，在容器单元部分31b (低温侧)的工作室311中，磁场被施加到磁性工作材料30，如由图25和图27中的步骤“I”所示。之后，当活塞343进一步在缸筒344中从上死点朝向下死点移动时，工作室311中的制冷剂(沿右手方向)从制冷剂入口 -出口端口 313的轴向端部侧移动到制冷剂泵34侧的另一个轴向端部侧(图24中的步骤“II”并且在图27中的t4与t5之间)，如由图27中的所示的容器单元部分31b的实线箭头所示。在该操作中，设置在制冷剂进入端口 313a中的吸入阀313c打开，使得制冷剂(该制冷剂已经通过冷却侧热交换器12)从制冷剂回路5(低温侧)被吸入到工作室311中(吸入到与制冷剂进入端口 313a相邻的空间中)。如由图24和25以及图27中的容器单元部分31b的步骤“ II ”所示，施加到磁性工作材料30的磁场基于制冷剂(热介质)在工作室311中的流体速度而逐渐增加。在该操作期间，第二步骤“II”中增加的热量从磁性工作材料30传递给热介质。在第二步骤“ II ”中，磁场的强度以当热介质的流体速度越高时要被施加到磁性工作材料30的磁场的增加速率越大的方式增加。例如，当热介质的流体速度变成其最大值时，磁场的增加速率变成最大值(在第二步骤“II”中图25的曲线的斜率)。根据这样的操作，磁性工作材料30保持处于等温状态，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第二步骤操作期间保持在较高值。当活塞343在缸筒344中位于靠近下死点的位置时，磁场被施加到容器单元部分31a(高温侧)的工作室311中的磁性工作材料，如由图25中的步骤“I”所示并且在图27的t5与t6之间。另一方面，对于容器单元部分31b (低温侧)的工作室311，当活塞343位于靠近下死点的位置时(图24中的步骤“III”并且在图27的t5与t6之间)，磁场被从磁性工作材料30除去(如由图25中的步骤“III”所示)。之后，当活塞343在缸筒344中进一步从下死点朝向上死点移动时，容器单元部分31b的工作室311中的制冷剂(沿左手方向)从制冷剂泵34侧的轴向端部侧移动到制冷剂入口 -出口端口 313的另一个轴向端部侧(图24中的步骤“IV”并且在图27的t6与t7之间)。
在该操作中，设置在制冷剂排出端口 313b中的排出阀313d打开，使得低温制冷剂从容器单元部分31b的工作室311 (从与制冷剂排出端口 313b相邻的空间)被排放到低温侧制冷剂回路5中(冷却侧热交换器12设置在该制冷剂回路5中)，如由图27中的用于容器单元部分31b的虚线箭头所示。如由图24和25以及图27中的步骤“IV”所示，施加到磁性工作材料30的磁场基于热介质在容器单元部分31b的工作室311中的流体速度而逐渐减小。在该操作期间，在第四步骤“IV”中减小的热量(第四步骤“IV”中产生的冷能量)也从磁性工作材料30传递给热介质。在容器单元部分31b的第四步骤“IV”中，磁场的强度以当热介质的流体速度越高时要从磁性工作材料30被除去的磁场的减小速率越大的方式被减小。根据这样一个操作，磁性工作材料30保持处于等温状态，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第四步骤操作期间保持较高值。在低温侧容器单元部分31b中重复执行以上施加磁场的第一步骤、吸入制冷剂的第二步骤、除去磁场的第三步骤和吸入制冷剂的第四步骤，使得通过容纳在容器单元部分31b的工作室311中的磁性工作材料30的磁热效应在磁性工作材料30中产生的冷能量被传递到冷却侧热交换器12侦U。当总体上观察以上操作时，其中所述操作包括用于容器单元部分31a和31b的操作，在已经将磁场施加到磁性工作材料30之后，制冷剂在从低温侧入口 -出口端口 313到高温侧入口 -出口端口 312的方向上移动，而在已经从磁性工作材料30除去磁场之后，制冷剂在从高温侧入口 -出口端口 312到低温侧入口 -出口端口 313的方向上移动。一方面，对于容器单元部分31a的工作室311，重复执行以上施加磁场的第一步骤、排出制冷剂的第二步骤、除去磁场的第三步骤和吸入制冷剂的第四步骤。另一方面，对于容器单元部分31b的工作室311，重复执行以上施加磁场的第一步骤、吸入制冷剂的第二步骤、除去磁场的第三步骤和排出制冷剂的第四步骤。因此，可以在容纳在高温侧容器单元部分31a的工作室311中的磁性工作材料30与容纳在低温侧容器单元部分31b的工作室311中的磁性工作材料30之间产生大的温度梯度。以下，说明高温侧制冷剂回路4和低温侧制冷剂回路5。制冷剂回路4对应于以下所述的制冷剂回路，根据该制冷剂回路，从制冷剂排出端口 312b排出的制冷剂被供应给加热侧热交换器13的流入端口 13a，而来自热交换器13的流出端口 13b的制冷剂被供应给制冷剂进入端口 312a。更详细地，热交换器13的流入端口 13a连接到制冷剂排出端口 312b。热交换器13布置在空气调节单元10的壳体11中。热交换器13对应于用于加热通过热交换器的空气的热交换器(也被称为第二热交换器)，在该热交换器中，在流动通过热交换器13的制冷剂与通过热交换器13的空气(所述空气已经通过低温侧热交换器12)之间执行热交换。第一电动三通阀141在制冷剂回路4中设置在热交换器13的流出端口 13b —侧的位置处。三通阀141构成流体通道切换装置，所述流体通道切换装置通过来自空气调节控制单元100的控制信号操作。更详细地，三通阀141基于来自空气调节控制单元100的控制信号将流体通道切换到用于将热交换器13的流出端口 13b连接到容器单元部分31a的制冷剂进入端口 312a、的流体通道，或者切换到用于将热交换器13的流出端口 13b连接到另一个热交换器6(吸热和散热热交换器)的散热部分的流体进入端口 61a的流体通道。热交换器6对应于布置在车辆的发动机室中的室外热交换器,该该室外热交换器中，在流动通过热交换器6的制冷剂与通过热交换器6的外部空气之间执行热交换。热交换器6由散热部分61和吸热部分62构成，其中来自加热侧热交换器13的制冷剂流动通过散热部分61，而来自低温侧容器单元部分31b的制冷剂流动通过吸热部分62。散热部分61对应于下述热交换部分，在该热交换部分中，在经由流体进入端口61a流入到该热交换部分内部的制冷剂(从加热侧热交换器13排出的制冷剂)与外部空气之间执行热交换。吸热部分62对应于下述热交换部分，在该热交换部分中，在经由流体进入端口 62a流入到该热交换部分内部的制冷剂(从低温侧容器单元部分31b排出的制冷齐[J)与外部空气之间执行热交换。用于散热部分61和吸热部分62的流体通道彼此独立地形成在热交换器6中，以 便流动通过散热部分61的制冷剂和流动通过吸热部分62的制冷剂不会相互混合。高温侧容器单元部分31a的制冷剂进入端口 312a连接到热交换器6的流体排出端口 61b，使得制冷剂(该制冷剂的热量在热交换器6中被散发)返回到高温侧容器单元部分31a的工作室311。因此，制冷剂回路4由下述循环回路构成，在该循环回路中，制冷剂循环通过容器单元部分31a的制冷剂排出端口 312b、加热侧热交换器13、第一电动三通阀141和高温侧的容器单元部分31a的制冷剂进入端口 312a。制冷剂回路4具有另一个循环回路，在该另一个循环回路中，制冷剂循环通过容器单元部分31a的制冷剂排出端口 312b、加热侧热交换器13、第一电动三通阀141、热交换器6的散热部分61和容器单元部分31a的制冷剂进入端口 312a。储存箱143经由固定节流装置142连接到制冷剂回路4，以调节制冷剂回路4中的制冷剂的量。孔口、毛细管等可以用作固定节流装置142。低温侧的制冷剂回路5对应于下述制冷剂循环回路，根据该制冷剂循环回路，来自容器单元部分31b (低温侧)的制冷剂排出端口 313b的制冷剂被供应给冷却侧热交换器12的流入端口 12a，并且来自冷却侧热交换器12的流出端口 12b的制冷剂返回到容器单元部分31b (低温侧)的制冷剂进入端口 313a。更详细地，第二电动三通阀51在容器单元部分31b的制冷剂排出端口 313b侧设置在制冷剂回路5中。以与第一三通阀141相同的方式，第二三通阀51构成通过来自空气调节控制单元100的控制信号被操作的流体通道切换装置。更详细地，三通阀51基于来自空气调节控制单元100的控制信号将流体通道切换到用于将入口 -出口端口 313的制冷剂排出端口 313b连接到热交换器6的流体进入端口 62a的流体通道，或者将流体通道切换到用于将入口 -出口端口 313的制冷剂排出端口313b连接到第三电动三通阀52的流体通道，其中所述第三电动三通阀52也在热交换器6的流体进入端口 62b侧设置在制冷剂回路5中。以与第一和第二三通阀141和51相同的方式，第三三通阀52构成通过来自空气调节控制单元100的控制信号被操作的流体通道切换装置。更详细地，第三三通阀52与第二三通阀51同步地操作。当流体通道被第二三通阀51切换使得低温侧入口 -出口端口 313的制冷剂排出端口 313b与第三三通阀52连通时，流体通道被第三三通阀52切换使得第二三通阀51与冷却侧热交换器12的流入端口 12a连通。另一方面，当流体通道被第二三通阀51切换使得制冷剂排出端口 313b与热交换器6的流体进入端口 62a连通时，流体通道被第三三通阀52切换使得第二三通阀51与制冷剂进入端口 313a连通。连接到第三三通阀52的冷却侧热交换器12在加热侧热交换器13的上游侧布置在空气调节单元10的壳体11中，以在通过热交换器12的吹送空气与流动通过热交换器12的制冷剂之间执行热交换，从而冷却吹送空气。因此，制冷剂回路5由下述循环回路构成，在该循环回路中，制冷剂循环通过低温侧容器单元部分31b的制冷剂排出端口 313b、第二三通阀51、第三三通阀52、冷却侧热交换器12、和低温侧容器单元部分31b的制冷剂进入端口 313a。制冷剂回路5还由下述另一个循环回路构成，在该另一个循环回路中，制冷剂循环通过低温侧容器单元部分31b的制冷剂排出端口 313b、热交换器6的吸热部分62、第二三通阀51、第三三通阀52、和低温侧容器单元部分31b的制冷剂进入端口 313a。 储存箱54经由固定节流装置53连接到制冷剂回路5，以调节制冷剂回路5中的制冷剂的量。孔口、毛细管等可以用作固定节流装置53。以下说明空气调节单元10。空气调节单元10在乘客室中布置在仪表盘中(仪表盘位于乘客室的前侧)。鼓风机单元(未示出)、冷却侧热交换器12、加热侧热交换器13、加热器芯体14等布置在壳体11中。壳体11形成用于吹送空气的多个空气通道，所述吹送空气被吹送到车辆的乘客室内。壳体11由例如具有一定弹性水平和充分强度的树脂(例如，聚丙烯)制成。空气切换装置(未示出)在壳体11中设置在空气通道的上游端处，使得要被吸入到乘客室中的空气被切换到外部空气或内部空气。鼓风机单元(未示出)在壳体11的空气通道中设置在空气切换装置的下游侧以将空气(外部空气或内部空气)吹送到乘客室中。鼓风机单元具有由电动机(未示出)驱动的离心式多叶片风扇(鼠笼式风扇)，其中所述电动机的操作通过从空气调节控制单元100输出的控制电压来控制。冷却侧热交换器12在壳体11中设置在鼓风机单元的下游侧。热空气通道15和冷空气旁通通道16在壳体11中形成在冷却侧热交换器12的下游侧，使得已经通过热交换器12的冷空气通过设置在热空气通道15中的加热侧热交换器13被加热。空气混合室17进一步形成在壳体11中以混合来自热空气通道15的热空气和来自冷空气旁通通道16的冷空气。加热侧热交换器13和加热器芯体14依次布置在热空气通道15中，以加热已经通过冷却侧热交换器12的冷空气。加热器芯体14是下述热交换器，在该热交换器种，在通过热空气通道15的空气与用于内燃机(未示出)的冷却水之间执行热交换，其中所述内燃机用于驱动车辆。冷空气旁通通道16是用于将已经通过冷却侧热交换器12的冷空气绕过加热侧热交换器13和加热器芯体14而引导到空气混合室17的空气通道。因此，在空气混合室17中混合的空气的温度取决于通过热空气通道15的空气与通过冷空气旁通通道16的空气的流量比。因此，根据本实施例，空气混合门18在空气通道中设置在冷却侧热交换器12的下游侧，但是在热空气通道15和冷空气旁通通道16的上游侧，以连续改变通过热空气通道15和冷空气旁通通道16的冷空气的流量比。因此，空气混合门18对应于用于通过控制通过加热侧热交换器13的空气的流量来调节空气混合室17中的空气(要被吹送到乘客室内的空气)的温度的温度控制单元。多个空气导管(未示出)设置在壳体11的空气通道的最下游端处以将空气(所述空气的温度被控制)从空气混合室17吹送到乘客室中。空气导管包括例如面部空气导管、脚部空气导管、除霜器空气导管等。空气开关门设置在每一个空气导管中用于控制各个空气通道的开口面积。空气导管通过这种空气开关门选择性地打开，使得空气被吹送到乘客室内。空气调节控制单元100 (A/C ECU)由公知的微型计算机(具有CPU、ROM、RAM等)及其外围设备构成。A/C ECU100根据存储在ROM中的控制程序执行各类计算和处理，从而 控制电动机35、三通阀141、51和52、鼓风机单元、空气混合门18等的操作。操作信号从设置在仪表盘的操作开关(未示出)被输入给A/C E⑶100的输入侧。操作开关包括例如用于空气调节装置I的0N/0FF开关、AUTO开关(用于自动操作)、操作模式开关(用于冷却操作模式、加热操作模式、除湿操作模式等)。A/C E⑶100还包括用于电动机35 (所述电动机35驱动磁制冷装置103)的电动机控制部分和用于三通阀141、51和52的阀控制部分。具有磁制冷系统2的空气调节装置I根据用于空气调节装置的操作开关的操作和/或A/C ECU 100的控制操作执行各种操作模式(冷却操作模式、加热操作模式、除湿操作模式等)。例如，在冷却操作模式中，根据来自A/C ECU 100的控制信号，制冷剂回路4 (高温侦U)的流体通道被第一三通阀141切换，使得加热侧热交换器13的流出端口 13b连接到热交换器6的流体进入端口 61a。另外，在制冷剂回路5(低温侧)中，流体通道被第二三通阀51切换，使得容器单元部分31b的制冷剂排出端口 313b与第三三通阀52连通，此外，该流体通道被第三三通阀52切换，使得第二三通阀51与冷却侧热交换器12的流入端口 12a连通。在加热操作模式中，根据来自A/C ECU 100的控制信号，制冷剂回路4(高温侦D的流体通道被第一三通阀141切换，使得加热侧热交换器13的流出端口 13b连接到容器单元部分31a的制冷剂进入端口 312a。另外，在制冷剂回路5 (低温侧)中，流体通道被第二三通阀51切换，使得容器单元部分31b的制冷剂排出端口 313b与热交换器6的流体进入端口 62a连通，此外，该流体通道被第三三通阀52切换，使得第二三通阀51与容器单元部分31b的制冷剂进入端口 313a连通。在除湿操作模式中，根据来自A/C E⑶100的控制信号，制冷剂回路4 (高温侧)的流体通道被第一三通阀141切换，使得加热侧热交换器13的流出端口 13b连接到容器单元部分31a的制冷剂进入端口 312a。另外，在制冷剂回路5 (低温侧)中，流体通道被第二三通阀51切换，使得容器单元部分31b的制冷剂排出端口 313b与第三三通阀52连通，此外，该流体通道被第三三通阀52切换，使得第二三通阀51与冷却侧热交换器12的流入端口 12a连通。如上所述，在各个操作模式中使用在容器装置31(磁制冷装置103)的第二轴向端部311a中产生的热能量和在第一轴向端部311b中产生的冷能量，使得能够对车辆的乘客室进行空气调节。虽然对于第一至第三实施例没有详细地说明，但是冷却侧热交换器12和加热侧热交换器13同样可以像本实施例一样用于车辆的空气调节装置。如上所述，根据磁制冷系统，当对各个容器单元部分31a和31b重复执行由上述第一至第四步骤构成的热循环时，在冷却侧热交换器12中吸收的热能量在加热侧热交换器13中被散发。在容器单元部分31a(高温侧)的第一步骤中，热介质在工作室311中稍微移动，并且要被施加到磁性工作材料30的磁场的强度增加，从而增加磁性工作材料30的温度。在·容器单元部分31a的第二步骤中，热介质在工作室311中在从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的方向上移动，并且在第一和第二步骤中在磁性工作材料30中产生的热能量被传递给热介质，使得热能量移动到第二轴向端部311a。在用于容器单元部分31b (低温侧)的第三步骤中，热介质在工作室311中稍微移动，并且施加到磁性工作材料30的磁场的强度减小，从而降低磁性工作材料30的温度。在容器单元部分31b的第四步骤中，热介质在工作室311中在从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b的方向上移动，并且在第三和第四步骤中在磁性工作材料30中产生的冷能量被传递给热介质，使得冷能量移动到第一轴向端部311b。以与第一实施例相同的方式，制冷剂泵34的操作和磁场控制单元32的操作相互同步发生，使得当热介质(制冷剂)在工作室311中的流体速度变得越高时，在第二步骤和第四步骤中施加到磁性工作材料30的磁场的变化率(增加或减小速率)越大。在用于容器单元部分31a (高温侧)的第二步骤中，当热介质的移动速度(流体速度)变得越高，并且从磁性工作材料30到热介质的热传递越高时，要被施加到磁性工作材料30 (容器单元部分31a的工作室311中的磁性工作材料30)的磁场的增加速率越大，使得磁性工作材料30中产生的热能量的量越大。因此，在第二步骤中，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态下。以与第二步骤类似的方式，在用于容器单元部分31b (低温侧)的第四步骤中，当热介质的移动速度(流体速度)变得越高，并且从热介质到磁性工作材料30 (容器单元部分31b的工作室311中的磁性工作材料30)的热传递越高时，施加到磁性工作材料30的磁场的减小速率越大，使得磁性工作材料中的吸热量越大。因此，在第四步骤中，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态下。因此，磁制冷系统2的操作效率可以增加。图26是以温度熵图显示磁制冷系统2的热循环的特性特征(由实线所示)的曲线图。点划线显示卡诺循环，卡诺循环是考虑操作效率的理想热循环中的一个。虚线显示比较示例的特性特征，其中工作室中的热介质(制冷剂)连续移动以往复运动，且不停止这种往复移动，并且磁场的强度在将磁场施加到磁性工作材料期间没有变化。 在本实施例的磁制冷系统2中，虽然磁性工作材料30在第一和第三步骤(“ I ”和“III”)中没有在绝热状态下操作，但是磁性工作材料30在第二步骤(“II”)中在磁激发和等温变化状态下操作，并且在第四步骤(“IV”)中在去磁和等温变化状态下操作。在图26中由单点划线示出的作为理想热循环之一的卡诺循环由以下过程构成绝热激发过程、等温激发过程、绝热去磁过程以及等温去磁过程。在本实施例的磁制冷系统2中，第二步骤“II”可以接近理想等温激发过程。此外，第四步骤“ IV”可以接近理想等温去磁过程。如上所述，本实施例的热循环(如由图26中的实线所示)可以接近理想热循环(例如，点划线所示的卡诺循环)。因此，可以在相应的等温激发过程和等温去磁过程中减少与理想热循环的偏差度。因此，可以增加磁制冷系统2的操作效率。当在本实施例的磁制冷装置103的第一和第三步骤中例如通过控制凸轮构件的凸轮轮廓的形状禁止热介质的移动时，磁性工作材料30可以在绝热状态下操作。接着，以与第一实施例相同的方式，在各个步骤中，即在磁激发和绝热变化状态的第一步骤中，在磁激发和等温变化状态的第二步骤中，在去磁和绝热变化状态的第三步骤中，以及在去磁和 等温变化状态的第四步骤中，可以减少与理想热循环的偏差度。因此，可以确定地增加磁制冷系统2的操作效率。(第五实施例)以下参照图28至图30说明本公开的第五实施例。第五实施例与第四实施例的不同在于磁场的施加图案。图28是显示热介质在工作室311中的流体速度的变化的曲线图，其中从第一轴向端部311b朝向第二轴向端部31 la( S卩，在图21或22的附图中的右手方向)的流体流动在正侧(在参考线上方的上侧区域中)被示出。图29是显示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁场的变化的曲线图。在图28和29中，附图标记“ I ”、“ II ”、“ III ”和“ IV”分别表示第一至第四步骤。本实施例的磁制冷系统与第四实施例的磁制冷系统几乎相同。用于制冷剂泵34和磁场控制单元32之间的同步操作的操作相位与第四实施例的操作相位不同。在本实施例中，制冷剂泵34和磁场控制单元32被同步，使得图29的磁场的施加图案与图28所示的热介质的流体流动图案同步。在磁场控制单元32中，以下参数中的一个或多个基于旋转相位而变化以实现图29的磁场的施加图案。所述参数包括间隙的尺寸、磁阻构件的磁阻值、槽口部分的空间尺寸、永磁体的残余磁通量密度、永磁体的磁保持力、永磁体的磁化方向、以及永磁体沿径向方向的厚度。根据本实施的磁制冷系统，当对各个容器单元部分31a和31b (图21或22)重复执行由上述第一至第四步骤构成的热循环时，在冷却侧热交换器12中吸收的热能量在加热侧热交换器13中被散发。在用于容器单元部分31a(高温侧)的第一步骤中，热介质在工作室311中在从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b的移动速度减小(如由28中的“I”所示)，并且没有磁场施加到磁性工作材料30 (磁场的强度没有变化，如图29中的“I”所示)。由于在第一步骤中磁场的强度没有变化(在本实施例中为零)，因此在磁性工作材料30中没有产生热量。然而，热量从在工作室311中移动的热介质传递到磁性工作材料30，因此磁性工作材料30的温度增加。在第二步骤中，热介质在工作室311中在从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的方向上的移动速度增加(如图28中的“II”所示)，并且要被施加到磁性工作材料30的磁场增加(如图29的“ II ”所示)。在第二步骤中，磁场的强度以当热介质的移动速度越高时要被施加到磁性工作材料30的磁场的增加速率越大的方式增加。例如，当热介质的移动速度变成其最大值时，磁场的增加速率变成最大值(在第二步骤“II”中图29的曲线的斜率)。根据这样的操作，磁性工作材料30保持处于等温状态，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第二步骤操作期间保持在较高值。在第二步骤中，热介质在工作室311中从第一轴向端部311b移动到第二轴向端部311a。因此，可以将热能量从磁性工作材料30 (磁性工作材料30的温度在第一步骤和第二步骤中增加)传递到热介质，从而将热能量移动到第二轴向端部311a。
在第三步骤中，热介质在工作室311中在从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的方向上的移动速度减小(如由图28中的“III”所示)，然而，施加到磁性工作材料30的磁场的强度没有变化(如图29的“III”所示)。由于在第三步骤中磁场的强度没有变化，因此在磁性工作材料30中没有产生热量(冷能量)。然而，磁性工作材料30的温度由于与在工作室311中移动的热介质的热传递而减小。在第四步骤中，热介质在工作室311中在从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b的方向上的移动速度增加(如图28中的“IV”所示)，并且被施加到磁性工作材料30的磁场减小(如图29的“ IV”所示)。在第四步骤中，磁场的强度以当热介质的移动速度越高时施加到磁性工作材料30的磁场的减小速率越大的方式减小。根据这样的操作，磁性工作材料30保持处于等温状态，使得磁性工作材料30与热介质之间的导热系数在第四步骤操作期间保持较高值。在容器单元部分31b (低温侧)的第四步骤中，热介质在工作室311中从第二轴向端部311a移动到第一轴向端部311b。因此，可以将冷能量从磁性工作材料30 (磁性工作材料30的温度在第三步骤和第四步骤中减小)传递到热介质，从而将冷能量移动到第一轴向端部311b。根据本实施例，制冷剂泵34的操作和磁场控制单元32的操作互相同步，使得在第二和第四步骤中，当热介质的移动速度变得越高时，施加到磁性工作材料30的磁场的变化率(增加或减小速率)越大。S卩，在用于容器单元部分31a(高温侧)的第二步骤中，当热介质的移动速度变得越高，并且从磁性工作材料30到热介质的热传递越高时，要被施加到磁性工作材料30的磁场的增加速率越大，使得磁性工作材料30中产生的热能量的量越大。因此，在第二步骤中，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态下。另一方面，在用于容器单元部分31b (低温侧)的第四步骤中，当热介质的移动速度变得越高，并且从热介质到磁性工作材料30的热传递越高时，施加到磁性工作材料30的磁场的减小速率越大，使得在磁性工作材料30中的吸热量越大。因此，在第四步骤中，磁性工作材料30保持处于几乎等温状态下。因此，可以增加磁制冷系统2的操作效率。图30是以温度-熵图显示本实施例的磁制冷系统2的热循环的特性特征(由实线表示)的曲线图。点划线显示埃里克森循环，其中埃里克森循环是考虑操作效率的理想热循环之一。双点划线显示卡诺循环。
在本实施例的磁制冷系统中，磁性工作材料30可以在第二步骤的等温磁激发状态下操作和在第四步骤的等温去磁状态下操作。由图30中的点划线显示的作为理想热循环之一的埃里克森循环具有等温磁激发过程和等温去磁过程。在本实施例的磁制冷系统中，第二步骤“II”可以接近理想等温激发过程。另外，第四步骤“IV”可以接近理想等温去磁过程。S卩，在本实施例中，磁制冷系统的热循环可以接近理想循环，如图30所示。因此，在各个等温激发过程和等温去磁过程中可以减小与理想热循环的偏差度。因此，可以增加磁制冷系统2的操作效率。在本实施例中，制冷剂泵34的操作与磁场控制单元32的操作的同步不限于图28和29所示的同步。例如，可以以以下方式修改该同步。第二步骤“II”在图28中延长到热介质的流动速度超过最大值的点。接着，在该延长的步骤“II”中，磁场以当热介质的移动速度越高 时施加到磁性工作材料30的磁场的变化率越大的方式变化。(第六实施例)以下参照图18、31和32说明本公开的第六实施例。第六实施例与第二实施例的不同在于磁场的施加图案。本实施例的热介质的流动速度图案与图18的第二实施例的热介质的流动速度图案相同。图31是显示要被施加到工作室311中的磁性工作材料30的磁场的变化的曲线图。在图18和31中，附图标记和“IV”分别表示第一至第四步骤。本实施例的磁制冷系统与第二实施例的磁制冷系统几乎相同。在本实施例中，制冷剂泵34和磁场控制单元32被同步，使得图31的磁场的施加图案与图18所示的热介质的流体流动图案同步。然而，在本实施例的磁场控制单元32中，以下参数(包括间隙的尺寸、磁阻构件的磁阻值、槽口部分的空间尺寸、永磁体的残余磁通量密度、永磁体的磁保持力、永磁体的磁化方向、或永磁体沿径向方向的厚度)没有一个沿圆周方向(沿转子的旋转方向)变化。相反，在本实施例中，磁场控制单元32具有半圆弧形永磁体,该半圆弧形永磁体沿转子的圆周方向延伸以占据转子的沿圆周方向的一半横截面面积。因此，能够获得图31中所示的磁场的施加图案。在本实施例的磁制冷系统的操作期间，对于第一步骤和第三步骤，磁制冷系统以类似于第二实施例的磁制冷系统的方式操作。然而，在第三步骤中，施加到磁性工作材料30的磁场迅速减小到零水平(减小到磁场几乎被完全除去的状态)。在第二步骤中，除了从制冷剂泵34A泵送出制冷剂之外，制冷剂通过蓄压箱41a蓄积的压力能立即从蓄压箱41a流动到第一轴向端部311b的工作室311中。接着，制冷剂流(该制冷剂流的流动速度几乎恒定)立即在从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的方向上形成在工作室311中，如由图18的“II”所示。制冷剂泵34B从高温侧制冷剂回路4将制冷剂吸入到缸筒(泵室)344b中。被磁性工作材料30加热的制冷剂从第二轴向端部311a的工作室311流出，到达高温侧制冷剂回路4。在第二步骤的操作期间，由永磁体323施加到磁性工作材料30的磁场被保持为第一步骤中增加的值(即，保持为第一步骤结束时的磁场)，由图31中的“II”所示。换句话说，制冷剂进入端口 313a与工作室311之间的压力差在第一步骤操作中增力口。此外，当这种压力差变得大于预定值时，施加到磁性工作材料30的磁场被保持在恒定值(没有从第一步骤结束时的磁场减小)。第二步骤操作因此被执行，其中热介质在工作室311中在从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的方向上移动。在第二步骤中，在第一步骤中温度增加的磁性工作材料30的热能量传递到热介质并移动到第二轴向端部311a。在第二步骤中，由于施加到磁性工作材料30的磁场没有变化，因此在磁性工作材料30中没有产生热。在第二步骤中，在第一步骤中产生的热能量被传递给热介质，因此磁性工作材料30的温度降低。在第四步骤中，除了从第二制冷剂泵34B泵送出制冷剂之外，制冷剂通过第二蓄压箱41b蓄积的压力能立即从第二蓄压箱41b流动到第二轴向端部311a的工作室311中。接着，具有几乎恒定值的制冷剂流在从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b的方向上立即形成在工作室311中，如由图18的“IV”所示。 制冷剂泵34A将制冷剂从低温侧制冷剂回路5吸入到缸筒(泵室)344a中。被磁性工作材料30冷却的制冷剂从第一轴向端部311b的工作室311流出，到达低温侧制冷剂回路5。在第四步骤的操作期间，由永磁体323施加到磁性工作材料30的磁场保持为第三步骤中磁场被减小到的值(第三步骤结束时的磁场)，即，在本实施例中为零，如由图31中的“IV”所示。换句话说，制冷剂进入端口 312a与工作室311之间的压力差在第四步骤操作中减小。此外，当这种压力差变得小于预定值时，施加到磁性工作材料30的磁场仍然从第三步骤结束时的磁场保持恒定值(没有增加)(即，在本实施例中为零)。第四步骤操作因此被执行，其中热介质在工作室311中在从第二轴向端部31 Ia到第一轴向端部311b的方向上移动。在第四步骤中，在第三步骤中温度减小的磁性工作材料30的冷能量传递到热介质并移动到第一轴向端部311b。在第四步骤中，由于施加到磁性工作材料30的磁场(S卩，零)没有变化，因此在磁性工作材料30中没有产生冷能量。在第四步骤中，在第三步骤中产生的热能量被传递给热介质，因此磁性工作材料30的温度增加。根据本实施例的磁制冷系统，当重复执行由第一至第四步骤构成的热循环时，在冷却侧热交换器12中被吸收的热能量在加热侧热交换器13中被散发。在第一步骤中，热介质的移动在工作室311中停止，从而形成绝热状态，并且要被施加到磁性工作材料30的磁场增加。因此,可以增加磁性工作材料30的温度。在第二步骤中，热介质在工作室311中在从第一轴向端部311b到第二轴向端部311a的右手方向(图I)上移动。因此，可以将热能量从磁性工作材料30(磁性工作材料30的温度在第一步骤中增加)传递到热介质，从而将热能量移动到第二轴向端部311a。在第三步骤中，热介质的移动再次在工作室311中停止从而形成绝热状态，并且施加到磁性工作材料30的磁场减小。因此,可以降低磁性工作材料30的温度。在第四步骤中，热介质在工作室311中在从第二轴向端部311a到第一轴向端部311b的左手方向(图I)上移动。因此，可以将冷能量从磁性工作材料30(磁性工作材料30的温度在第三步骤中降低)传递到热介质从而将冷能量移动到第一轴向端部311b。因此，可以增加磁制冷系统2的操作效率。图32是以温度-熵图显示本实施例的磁制冷系统2的热循环的特性特征(由实线表示)的曲线图。点划线显示布雷顿循环，其中布雷顿循环是考虑操作效率的理想热循环之一。双点划线显示卡诺循环。虚线显示比较示例的特性特征，在比较示例中，工作室中的热介质连续移动以往复运动，且不会停止这种往复移动，并且磁场的强度在将磁场施加到磁性工作材料的操作期间没有变化。在本实施例的磁制冷系统中，磁性工作材料30可以在第一步骤“ I ”的绝热磁激发状态下操作和在第三步骤“III”的绝热去磁状态下操作。由图30中的点划线显示的作为理想热循环之一的布雷顿循环具有绝热磁激发过程和绝热去磁过程。在本实施例的磁制冷系统中，第一步骤“ I ”可以接近理想绝热激发过程。另外，第三步骤“ III ”可以接近理想绝热去磁过程。即，在本实施例中，磁制冷系统的热循环可以接近理想循环，如图32所示。因此，在各个绝热激发过程和绝热去磁过程中可以减小与理想热循环的偏差度。因此，可以增加磁制冷系统2的操作效率。(进一步的变形例)如上所述，说明了本公开的多个实施例。然而，本公开将不会受限于这些实施例，而是在不背离本公开的精神的情况下可以以各种方式修改本公开。在以上第一、第二和第六实施例中，每一个压力切换阀42a和42b (压力阀装置)在容器装置31中设置在相应的制冷剂进入端口 312a和313a侧，制冷剂通过所述制冷剂进入端口 312a和313a从制冷剂泵34A和34B被供应到工作室311中。在以上第三和第四实施例中，每一个排出阀312d和313d (压力阀装置)在相应的容器单元(或相应的容器单元部分)31a和31b中设置在每一个制冷剂排出端口 312b和313b侧，制冷剂通过制冷剂排出端口 312b和313b被制冷剂泵34从工作室311朝向热交换器12和13泵送。这些压力阀装置可以设置在制冷剂进入端口或制冷剂排出端口的任一侧。当压力阀装置设置在制冷剂进入端口侧时，可以在第一步骤操作和第三步骤操作中确定地停止热介质在工作室311中的移动。在以上第一、第二、第三和第六实施例中，蓄压箱41a和41b (蓄压装置)在第一和第三步骤期间蓄积由制冷剂泵34、34A和34B泵送出的制冷剂的压力(制冷剂排放压力)。蓄压装置可以蓄积制冷剂吸入压力。在以上第一、第二、第三和第六实施例中，热介质移动禁止单元由蓄压装置和压力阀装置形成。当压力差(该压力差是根据时间推移而变化的物理量)达到预定值时，热介质禁止单元执行从第一步骤到第二步骤的过程变化和从第三步骤到第四步骤的过程变化。热介质禁止单元将不受限于这种结构和操作。例如，热介质禁止单元可以由用于检测旋转轴(一个或多个)的旋转位置的旋转角度检测装置和电磁阀构成，其中电磁阀基于旋转轴的旋转位置而操作(打开)，所述旋转位置也是根据时间的推移而变化的物理量。进一步，可选地，热介质禁止单元可以由定时器装置和电磁阀构成，其中在一定时间段过去之后电磁阀打开。、
在以上第一、第二、第三和第六实施例中，一方面制冷剂泵34、34A、34B连续操作，另一方面，热介质(制冷剂)的移动在第一步骤和第三步骤中被热介质移动禁止单元(热介质移动禁止单元由蓄压装置和压力阀装置构成)禁止。制冷剂泵的操作将不会受限于这种连续操作。例如，制冷剂泵可以断续地操作，使得制冷剂泵的操作在第一和第三步骤中停止。在以上实施例中，通过旋转磁场控制单元获得要被施加到磁性工作材料的磁场的预定图案。本公开将不会受限于这种操作。例如，磁场控制单元的位置可以对于磁性工作材料相对地改变。即，磁场控制单元可以固定，而用于磁性工作材料的工作室可以移动。本公开将不会进一步受限于上述变形例，在该变形例中，磁场控制单元与工作室(所述工作室容纳磁性工作材料)之间的位置相对于彼此变化。
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例如，可以使用间隙改变构件、磁阻改变构件、空间尺寸改变构件等(例如参考图11-17在第一实施例中所述的构件)。即，当磁场控制单元和磁性工作材料固定时，磁路中的间隙或空间可以被机械地改变，或者设置在磁路中的磁阻构件可以相对于磁场控制单元和磁性工作材料移动。在以上实施例中，永磁体用作磁场生成构件。可以使用在接收电力时产生磁场的电磁线圈。例如，磁制冷装置103可以以磁制冷装置203的方式被修改，如图33和34所示。图33是沿平行于磁制冷装置203的轴向方向的平面截得的横截面图，而图34是沿垂直于所述轴向方向的平面截得的热交换容器装置31的横截面图。如图33和图34所示，磁制冷装置203与第四实施例的磁制冷装置(图21-27)的不同在于代替永磁体323a和323b，使用电磁线圈132。如图33和34所示，每一个电磁线圈132卷绕在保持构件33的外周上，保持构件33形成用于在其内容纳磁性工作材料30的工作室311。可以通过改变到达电磁线圈132的电流来获得要被施加到磁性工作材料10的磁场的各种图案。在电磁线圈132应用于以上第一至第五实施例并且在第二和第四步骤中基于热泵循环的操作相位控制到达电磁线圈132的电流供应的量的情况下，可以根据热介质的流体速度实现磁场的变化率(增加-减小速率)。因此，在电磁线圈的情况下，可以容易地改变要被施加到磁性工作材料的磁场的强度。换句话说，磁场控制单元可以基于操作相位容易地改变要被施加到磁性工作材料的磁场的强度和该磁场的增加-减小速率。如图32和33所示，对于制冷剂泵34的每一个汽缸来说，两个工作室311形成在一个热交换容器装置31中(形成在相应的容器单元部分31a和31b中)。每一个线圈132布置到相应的工作室311。由各个线圈132产生的磁场的图案的相位彼此移动。因此，如图33所示，例如由树脂制成的低磁导率层31s形成在热交换容器装置31 (热交换容器装置形成磁轭的一部分)中，以便由各个线圈132产生的磁场不会相互干扰。工作室和电磁线圈的数量将不受限于在圆周方向上的两个。当由电磁线圈中的一个产生的磁场对另一个电磁线圈产生的磁场不会产生不利影响时，可以除去低磁导率层31s0
在以上第一至第四和第六实施例中，第一步骤不仅包括磁场迅速增加的时间点，而且还包括该时间点前后的时间段。第三步骤不仅包括磁场迅速减小的时间点，而且还包括该时间点前后的时间段。本公开将不受限于此。例如，第一步骤可以被限定为仅包括磁场迅速增加的时间点。此外，第三步骤可以被限定为仅包括磁场迅速减小的时间点。在以上实施例中，工作室311中的第二轴向端部311a的高温制冷剂循环通过加热侧热交换器13，以将热能散发到该加热侧热交换器13的外部，而工作室311的第一轴向端部311b中的低温制冷剂循环通过冷却侧热交换器12以从外部吸收热量。相应地，本发明将不会受到限制。例如，可以在工作室的两个轴向端部处执行制冷剂与外部流体之间的热 交换。
权利要求
1.一种磁热泵设备，所述磁热泵设备包括 磁制冷装置(3，103，203)，所述磁制冷装置包括 容器装置(31)，所述容器装置具有用于容纳磁性工作材料(30)的工作室(311)，所述磁性工作材料具有磁热效应，热介质通过所述工作室(311)； 磁场控制单元(32，32A-32E)，用于改变要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场的強度；和 热介质移动装置(34，34A，34B)，用于使所述热介质在所述工作室(311)中移动，使得所述热介质在所述工作室(311)的第一轴向端部(311b)与第二轴向端部(311a)之间往复运动； 散热装置(13)，用于将所述第二轴向端部(311a)侧的热介质中所含有的热量散发到所述散热装置(13)的外部；和 吸热装置(12)，用于将热量从所述吸热装置(12)的外部吸收到在所述第一轴向端部(311b)侧的所述热介质中， 其中所述磁热泵设备的热泵循环包括以下被重复执行的第一步骤至第四步骤 増加所述磁性工作材料(30)的温度的第一步骤； 通过所述磁场控制単元(32，32A-32E)増加要被施加到在所述第一步骤中温度被増加的所述磁性工作材料(30)的磁场的強度的第二步骤，其中所述热介质通过所述热介质移动装置(34，34A，34B)从所述第一轴向端部(311b)移动到所述第二轴向端部(311a)； 在所述第二步骤之后降低所述磁性工作材料(30)的温度的第三步骤；和通过所述磁场控制単元(32，32A-32E)减小施加到在所述第三步骤中温度被降低的所述磁性工作材料(30)的磁场的強度的第四步骤，其中所述热介质通过所述热介质移动装置(34，34A，34B)从所述第二轴向端部(311a)移动到所述第一轴向端部(311b)； 其中，在吸热装置(12)中吸收的热量被从散热装置(13)散发，以及其中所述热介质移动装置(34，34A，34B)和所述磁场控制单元(32，32A_32E)被同步，使得在所述第二步骤和所述第四步骤中，当通过所述热介质移动装置(34，34A，34B)移动的热介质的移动速度越高时，通过所述磁场控制单元(32，32A-32E)改变的要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场的強度的变化率越大。
2.根据权利要求I所述的磁热泵设备，其中，所述磁场控制单元(32)基于所述热泵循环的操作相位改变其内设有所述磁性工作材料(30)的磁路的磁阻，以改变要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场的強度并从而在所述第二步骤和所述第四步骤中改变所述磁场的强度的变化率。
3.根据权利要求2所述的磁热泵设备，其中，间隙(31G)形成在所述磁路中，其中所述磁性工作材料(30)布置在所述间隙中，并且所述磁场控制单元(32)基于所述操作相位改变所述间隙(31G)的尺寸以改变所述磁路的磁阻。
4.根据权利要求2或3所述的磁热泵设备，其中，所述磁场控制单元(32A)改变设置在所述磁路中的磁阻构件(324)的磁阻值以改变所述磁路的磁阻。
5.根据权利要求2或3所述的磁热泵设备，还包括 用于形成所述磁路的一部分的磁轭(322), 其中不同于所述磁性工作材料(30)布置在其内的所述间隙(31G)的槽ロ部分(3221)形成在所述磁轭(322)中； 所述磁场控制单元(32B)基于所述操作相位改变所述槽ロ部分(3221)的空间尺寸以改变所述磁路中的磁阻。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的磁热泵设备，其中 所述磁场控制单元(32C，32D，32E)具有相对于所述磁性工作材料(30)移动的多个永磁体(3231，3232，3233)； 所述永磁体(3231，3232，3233)在永磁体(3231，3232，3233)相对于所述磁性工作材料(30)移动的方向上具有彼此不同的磁特征，使得在第二步骤与第四步骤期间所述磁场的强度的变化率基于所述热介质的移动速度而变化。
7.根据权利要求6所述的磁热泵设备，其中，所述磁特征包括所述永磁体(3231)的残余磁通量密度和磁保持力中的ー个。
8.根据权利要求6所述的磁热泵设备，其中，所述磁特征是所述永磁体(3232)的磁化方向。
9.根据权利要求6所述的磁热泵设备，其中，所述磁特征是所述永磁体(3233)的厚度，所述厚度沿着所述永磁体(3233)相对于所述磁性工作材料(30)移动的方向变化。
10.根据权利要求I所述的磁热泵设备，其中 所述磁场控制单元(32)包括电磁线圈(132);以及 供应给所述电磁线圈(132)的电流在所述第二步骤和所述第四步骤期间基于所述热泵循环的操作相位而变化，使得所述磁场的強度的变化率基于所述热介质的移动速度变化。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的磁热泵设备，其中 在所述第一步骤中，在所述工作室(311)中的热介质的移动被所述热介质移动装置(34A，34B)停止时，要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场通过所述磁场控制単元(32)被增加； 在距离所述第一歩骤开始的一定时间段过去之后，或者当根据时间的推移变化的物理量达到预定值时，执行所述第二步骤； 在所述第三步骤中，在所述热介质在所述工作室(311)中的移动被所述热介质移动装置(34A，34B)停止时，施加到所述磁性工作材料(30)的磁场通过所述磁场控制単元(32)被减小；以及 在距离所述第三步骤开始的一定时间段过去之后，或者当根据时间的推移变化的物理量达到另ー个预定值时，执行所述第四步骤。
12.一种磁热泵设备，所述磁热泵设备包括 磁制冷装置(3，103，203)，所述磁制冷装置包括 容器装置(31)，所述容器装置具有用于容纳磁性工作材料(30)的工作室(311)，所述磁性工作材料具有磁热效应，热介质通过所述工作室(311)； 磁场控制单元(32，32A-32E)，用于改变要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场的強度；和 热介质移动装置(34，34A，34B)，用于使所述热介质在所述工作室(311)中移动，使得所述热介质在所述工作室(311)的第一轴向端部(311b)与第二轴向端部(311a)之间往复运动； 散热装置(13)，用于将所述第二轴向端部(311a)侧的热介质中所含有的热量散发到所述散热装置(13)的外部；和 吸热装置(12)，用于将热量从所述吸热装置(12)的外部吸收到在所述第一轴向端部(311b)侧的所述热介质中， 其中所述磁热泵设备的热泵循环包括以下第一步骤至第四步骤，所述第一步骤至所述第四步骤被重复执行，使得在所述吸热装置(12)中吸收的热量被从所述散热装置(13)散发 所述第一步骤，用于在所述工作室(311)中的热介质的移动被所述热介质移动装置(34A，34B)停止时通过所述磁场控制单元(32)増加要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场； 所述第二步骤，用于通过所述热介质移动装置(34，34A，34B)将所述热介质从所述第一轴向端部(311b)移动到所述第二轴向端部(311a)，而不会减小在所述第一步骤中已经通过所述磁场控制単元(32)増加的施加到所述磁性工作材料(30)的磁场，其中在距离所述第一歩骤开始的一定时间段过去之后，或者当根据时间的推移变化的物理量达到预定值时，执行所述第二步骤； 所述第三步骤，用于在所述热介质在所述工作室(311)中的移动被所述热介质移动装置(34A，34B)停止时，在第二步骤之后通过所述场控制単元(32)减小施加到所述磁性工作材料(30)的磁场；以及 所述第四步骤，用于通过所述热介质移动装置(34，34A，34B)将所述热介质从所述第ニ轴向端部(311a)移动到所述第一轴向端部(311b)，而不会増加已经在所述第三步骤中通过所述磁场控制単元(32)减小的施加到所述磁性工作材料(30)的磁场，其中在所述第三步骤开始的一定时间段过去之后，或者当根据时间的推移变化的物理量达到另一个预定值时，执行所述第四步骤。
13.根据权利要求12所述的磁热泵设备，其中 所述热介质移动装置(34A，34B)被连续地操作用于使所述热介质往复运动； 热介质移动禁止单元(41a,41b,42a,42b)被设置成用于禁止所述热介质在所述工作室(311)中移动；以及 当所述热介质移动装置(34A，34B)处于其操作期间时，在所述第一步骤和所述第三步骤中，所述热介质在所述工作室(311)中的移动通过所述热介质移动禁止単元(41a，41b，42a，42b)被停止。
14.根据权利要求13所述的磁热泵设备，其中 所述热介质移动装置(34A，34B)由泵装置构成，所述泵装置设置在所述工作室(311)的外部用于连续地改变泵室(344a，344b)的容积，以从所述工作室(311)吸入所述热介质或将所述热介质排放到所述工作室(311)中，从而使所述热介质在所述工作室(311)中往复运动； 所述热介质移动禁止単元(41a，41b，42a，42b)由下述部件构成 (i)蓄压装置(41a，41b)，用于蓄积排放压力或吸入压カ；和 (ii)压カ阀装置(42a，42b)，当所述工作室(311)与所述泵室(344a,344b)之间的压力差达到预定压カ吋，所述压カ阀装置打开，使得所述热介质根据所述泵装置(34A，34B)的排放操作或吸入操作与所述蓄压装置(41a，41b)蓄积的排放压力或蓄积的吸入压カー起流入到所述工作室(311)中， 其中当所述压カ阀装置(42a)在所述压カ差达到所述预定压カ时打开时，所述第一歩骤变化到所述第二步骤，其中所述压カ差对应于根据时间的推移而变化的所述物理量；以及 其中当所述压カ阀装置(42b)在所述压カ差达到所述预定压カ时打开时，所述第三步骤变化到所述第四步骤，其中所述压カ差对应于根据时间的推移而变化的所述物理量。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的磁热泵设备，其中 在所述第二步骤中，基于通过所述热介质移动装置(34A，34B)从所述第一轴向端部(311b)移动到所述第二轴向端部(311a)的热介质的移动速度通过所述磁场控制単元(32)増加要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场；以及 在所述第四步骤中，基于通过所述热介质移动装置(34A，34B)从所述第二轴向端部(311a)移动到所述第一轴向端部(311b)的热介质的移动速度通过所述磁场控制単元(32)减小施加到所述磁性工作材料(30)的磁场。
16.根据权利要求15所述的磁热泵设备，其中 要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场在所述第二步骤中相对于所述第一步骤更加缓慢地增加；以及 要被施加到所述磁性工作材料(30)的磁场在所述第四步骤中相对于所述第三步骤更加缓慢地减小。
全文摘要
本发明公开了一种具有被重复执行的第一至第四步骤的磁热泵循环。在第一步骤中，通过压力阀(42a)和蓄压箱(41a)停止热介质的移动，并且通过磁场控制单元(32)将磁场施加到磁性工作材料(30)。在第二步骤中，压力阀(42a)打开，使得热介质在工作室(311)中从第二轴向端部(311b)流动到第一轴向端部(311a)，并且磁场基于热介质的移动速度而增加。在第三步骤中，停止热介质的移动并且减小磁场。在第四步骤中，热介质沿相反的方向移动，并且磁场基于热介质的移动速度而减小。
文档编号F25B21/00GK102759217SQ201210124659
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月25日 优先权日2011年4月26日
发明者八束真一, 守本刚, 渡边直树, 西泽一敏 申请人:株式会社电装