专利名称：热磁循环设备的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及热磁循环设备。
背景技术：
FR 2933539和FR 2936363描述了磁热效应型热泵设备，其作为采用磁性元件的温度特性的热磁循环设备应用于车辆。FR 2933539具有对应的公开文件WO2010/004131 和 US2011/0104530。FR 2936363 具有对应的公开文件 WO 2010/061064 和 US2011/0215088。FR 2936364描述了磁热元件的结构，并具有对应的公开W02010/034907和US 2011/0173993。磁热元件具有分别具有彼此不同的居里温度的多个元件单元，所述多个元件单元按居里温度的顺序布置。JP-B2-4234235和JP-A-2002-281774描述了作为采用磁性元件的温度特性的热磁循环设备的热磁发动机。FR 2936364的磁热元件具有居里温度分布，并且该分布对应于该元件的高温端和低温端之间产生的温度分布。在该情况中，高磁热效应可以由磁热元件实现。然而，如果高温端或低温端的温度变化，则磁热效应降低。例如，在磁热效应型热泵设备中，热源的温度和热负荷的温度容易变化。更具体地，在其中磁热效应型热泵设备用在空气调节器中的情况中，外部空气温度和内部空气温度变化。如果高温端或低温端的温度变化，则磁热元件不能在最佳温度范围中工作，导致可能降低包括磁热元件的磁热效应型热泵设备的性能。
发明内容
本公开内容的一个目的是提供一种热磁循环设备，其中磁性元件有效地工作。根据本公开内容的示例，一种热磁循环设备，包括磁性元件、磁场供给装置、泵和移位装置。磁性元件具有沿分布方向的在高温端和低温端之间的居里温度分布。磁场供给装置将外部磁场供给至磁性元件。泵泵送热输送介质以沿分布方向往返。热输送介质输送磁性元件的热量。移位装置引起高温端和/或低温端的位置移动。因此，即使在磁性元件中产生温度变化时，磁性元件也能有效地工作。
根据接下来参照附图进行的详细描述，本公开内容的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中图I为图示包括根据第一实施例的磁热效应热泵设备的空气调节器的示意图；图2为图示第一实施例的磁热效应热泵设备的截面图；图3为沿着图2的III-III线截取的截面图；图4为图示在低温时间时第一实施例的磁热效应热泵设备的移位装置的通道控制器的驱动单元的截面图；图5为图示在高温时间时第一实施例的驱动单元的截面图；图6为图示第一实施例的磁热热泵设备的磁热元件的磁热效应的说明视图；图7为图示在低温时间时第一实施例的磁热元件的磁热效应的说明视图；图8为图示在高温时间时第一实施例的磁热元件的磁热效应的说明视图；图9为图示比较例的磁热元件的磁热效应的说明视图；图10为图示在低温时间时根据第二实施例的磁热效应热泵设备的移位装置的通道控制器的驱动单元的截面图；图11为图示在高温时间时第二实施例的驱动单元的截面图；
图12为图示包括根据第三实施例的磁热效应热泵设备的空气调节器的示意图；图13为图示根据第四实施例的磁热热泵设备的磁热元件的磁热效应的说明视图；图14为图示根据第五实施例的磁热热泵设备的磁热元件的磁热效应的说明视图；图15为图示根据第六实施例的磁热效应热泵设备的截面图；图16为图示根据第七实施例的磁热元件的示意性透视图；图17为图示包括根据第八实施例的磁热效应热泵设备的空气调节器的示意图；图18为图示第八实施例的磁热效应热泵设备的截面图；图19为图示由第八实施例的磁热热泵设备的移位装置的通道控制器限定的通道的框图；图20为图示由第九实施例的磁热热泵设备的移位装置的通道控制器限定的通道的框图；图21为图示由第十实施例的磁热热泵设备的移位装置的通道控制器限定的通道的框图；图22为图示由第十一实施例的磁热热泵设备的移位装置的通道控制器限定的通道的框图；图23为图示由第十二实施例的磁热热泵设备的移位装置的通道控制器限定的通道的框图；图24为图示由第十三实施例的磁热热泵设备的移位装置的通道控制器限定的通道的框图；图25为图示第十三实施例的通道的示意性透视图；图26为图示由第十四实施例的磁热热泵设备的移位装置的通道控制器限定的通道的框图；以及图27为图示根据第十五实施例的磁热效应热泵设备的截面图。
具体实施例方式以下将参照附图描述本发明的实施例。在实施例中，对应于在之前的实施例中描述的事项的部件可以被指定相同的附图标记，并且可以省略该部件的重复说明。当一种配置的仅一部分在一个实施例中描述时，其它在前的实施例可以应用于该配置的其它部分。通过提供其中仅百位数不同的附图标记来指示实施例中的对应。多个部件可以组合，即使没有明确描述多个部件可以组合。实施例可以部分地组合，即使没有明确地描述实施例可以组合，假设这种组合不存在任何损害。(第一实施例)如图I所示，根据第一实施例的磁热效应热泵(MHP)设备2应用于车辆的空气调节器1，并且以下称为MHP设备2。空气调节器I调节车辆的车厢中的空气的温度。空气调节器I具有设置在车厢中的室内热交换器3，并且在室内热交换器3中与内部空气交换热量。室内热交换器3可以对应于高温热交换器。空气调节器I还具有设置在车厢的外面的室外热交换器4,并且在室外热交换器4中与外部空气交换热量。室外热交换器4可以对应于低温热交换器。高温热交换器3的温度高于低温热交换器4的温度。低温热交换器4的温度低于高温热交换器3的温度。空气调节器I具有诸如空气调节管道和吹风机之类的设备，并且 采用热交换器3和/或热交换器4用于车厢的空气调节。空气调节器I作为冷却装置进行冷却操作，或作为加热装置进行加热操作。空气调节器I具有冷却将被供给到车厢的空气的冷却器和加热冷却的空气的加热器。MHP设备2为将冷能或热能供给至空气调节器I的供应源。也就是说，高温热交换器3可以用作加热器，低温热交换器4可以用作冷却器。当MHP设备2用作热能的供应源时，通过高温热交换器3的空气供给至车厢，用于加热操作。此时，通过低温热交换器4的空气排出车厢。当MHP设备2用作冷能的供应源时，通过低温热交换器4的空气供给至车厢，用于冷却操作。此时，通过高温热交换器3的空气排出车厢。当MHP设备2用作除湿装置时，使通过低温热交换器4的空气进一步通过高温热交换器3，并供给至车厢。MHP设备2在冬季和夏季中均用作热能的供应源。空气调节器I包括利用磁热效应(MCE)元件的磁热效应的MHP设备2。以下，磁热效应元件可以称为MCE元件。MHP设备2对应于热磁循环设备。在本说明书中，以广义使用措词热泵设备。也就是说，措词热泵设备包括利用冷能的热泵设备和利用热能的热泵设备二者。采用冷能的热泵设备可以对应于制冷循环设备。措词热泵设备可以用作包括制冷循环设备的概念。如图I所示，MHP设备2包括马达20、泵30、第一磁热元件单元40、第二磁热元件单元50、第一变速装置70、第二变速装置80和移位装置90。马达20对应于动力源。泵30使热输送介质流动。第一磁热元件单元40容纳磁热元件。第二磁热元件单元50容纳磁热元件。磁热元件在外部磁场施加至磁热元件产生热量，并在从磁热元件上去除外部磁场时吸收热量。以下，磁热元件单元40、50可以称为MCD单元40、50。MHP设备2将热能供给至高温端11，并将冷能供给至低温端12。当MHP设备2操作时，MHP设备2的磁热元件的温度在高温端11处变高，在低温端12处变低。由MHP设备2供应的冷能和热能由热输送介质输送。热输送介质例如可以为水。以下，MHP设备2的热输送介质称为工作水。高温工作水流出高温端11，并且热能供应到外部。在热能供应到外部之后，工作水返回高温端11。此时，冷能被带入高温端11。
低温工作水流出低温端12，冷能供应到外部。在冷能供应到外部之后，工作水返回低温端12。此时，热能被带入低温端12。在该实施例中MHP设备2装配有所述多个MCD单元40、50。位于高温侧的第一 MCD单元40将冷能供应到近似位于高温端11和低温端12之间的中间的中间低温端13。位于低温侧的第一 MCD单元50将供应到热能近似位于高温端11和低温端12之间的中间的中间高温端14。第一变速装置70、第二变速装置80和泵30以及变速装置70、80和泵30中存在的热输送介质在中间低温端13和中间高温端14之间彼此热结合。在中间低温端13和中间高温端14之间提供足够的热约束，以在高温端11和低温端12之间形成预定温度梯度。空气调节器I具有将MHP设备2连接至室内热交换器3的高温侧循环通道15。流过高温通道的工作水将热量从MHP设备2传递至室内热交换器3。空气调节器I具有将MHP设备2连接至室外热交换器4的低温侧循环通道16。流 过低温通道16的工作水将热量从室外热交换器4传递至MHP设备2。空气调节器I采用外部空气作为主热源。空气调节器I的热负荷对应于内部空气。在该情况中，空气调节器I对应于加热装置。MHP设备2将对应于主热源的室外热交换器4的热量供应至对应于热负荷的室内热交换器3。MHP设备2具有使高温端11和/或低温端12的位置移动的移位装置90。高温端11和低温端12位于对应于磁热元件的磁性元件的端部上。移位装置90可以称为使磁热元件的预定部分无效的无效装置。移位装置90仅无效位于高温端11和/或低温端12处或附近的预定部分。移位装置90具有控制工作水的流动的通道控制器90a、90b。通道控制器90位于高温侧，通道控制器90b位于低温侧。通道控制器90a、90b控制由工作水进行的热输送的状态。具体地，通道控制器90a、90b在输送包括所述预定部分的磁热元件的所有热量的第一状态和禁止输送所述预定部分的热量的第二状态之间切换热输送的状态。在第二状态中，输出磁热元件的除所述预定部分之外的其它部分的热量。使工作水以在第一状态中输送所述预定部分的热量的方式流动。在第二状态中，通过旁路所述预定部分使工作水流动，以便在第二状态中不输送所述预定部分的热量。如图2所示，通道控制器90a、90b限定了旁路通道91，工作水流过旁路通道91以旁路所述预定部分。通道控制器90a、90b具有阀装置94，其选择性地切换工作水流过旁路通道91或包括所述预定部分的主通道。移位装置90引起高温端11和/或低温端12的位置移动，从而改变磁性元件的有效区域，磁性元件在该有效区域中变得有效。图2为第一实施例的MHP设备2的示意性截面图，其是沿着图3的II-II线截取的。图3为第一实施例的MHP设备2的示意性截面图，其是沿着图2的III-III线截取的。马达(MTR) 20被设置为MHP设备2的动力源，并由车内电池驱动。马达20驱动泵30。因而，马达20和泵30产生工作水流。而且，马达20使MCD单元40、50的永磁体旋转。因而，马达20和MCD单元40、50交替地切换外部磁场的状态。也就是说，外部磁场施加至磁热元件或从磁热元件上去除,并且所述切换是由马达20和MCD单元40、50交替执行的。外部磁场的去除表TjV没有外部磁场施加磁热兀件。泵30在MCD单元40、50中产生工作水的双向流动，并且磁热元件作为主动式磁制冷(AMR)循环工作。进一步，泵30产生工作水的循环流动，用于将从MCD单元40、50获得的冷能和/或热能供应到外部。循环流动表示工作水流流出MCD单元40、50并再次返回至MCD单元40、50。循环流动可以包括工作水的高温外部循环流动，其流出高温端11，通过高温侧循环通道15，并再次返回至高温端11。循环流动可以包括工作水的低温外部循环流动，其流出低温端12，通过低温侧循环通道16，并再次返回至低温端12。在该实施例中，泵30产生低温外部循环流动和高温外部循环流动两者。泵30为容积式双向泵，和凸轮(斜)盘型柱塞泵。如图2所示，泵30具有圆筒形壳体31。壳体31将旋转轴32可旋转地支撑在中心轴线处。壳体31分隔并限定至少一个汽缸33。例如，多个汽缸33沿周向方向以相等间隔围绕旋转轴32设置。在该实施例中，壳体31分隔并限定例如5个汽缸33。壳体31容纳凸轮(斜)盘34。凸轮盘34被可旋转地支撑在倾斜状态中，也就是说，预定角度限定在凸轮盘34和壳体31的中心轴线之间。凸轮盘34与旋转轴32连接在 一起并与旋转轴32—起旋转。两个活塞35和36设置在各个汽缸33中。凸轮盘34位于两个活塞35和36之间。一个活塞35在图2中的汽缸33的右半部中往复运动。另一个活塞36在图2中的汽缸33的左半部中往复运动。结果，两汽缸容积式柱塞泵限定在各个汽缸33中。两个汽缸的容积是互补波动的。两汽缸同时产生从低温端12流至中间高温端14的流动和从中间低温端13流至高温端11的流动。而且，两汽缸同时产生从高温端11流至中间低温端13的流动和从中间高温端14流至低温端12的流动。由于壳体31限定了 5个汽缸33,因此泵30为十汽缸式柱塞泵。以另一种视点,两个活塞35、36通过凸轮盘34彼此相对，使得泵30提供在图2中位于右侧的第一泵组和位于左侧第二泵组。第一泵组用于第一 MCD单元40。第二泵组用于第一 MCD单元50。第一 MCD单元40和第一 MCD单元50通过泵30彼此相对定位，并且相对于泵30对称地构造和布置。第一 MCD单元40和第一 MCD单元50构造一个磁热装置单元，其作为整体，将热能供应至高温端11和将冷能供应至低温端12。MCD单元40、50具有圆筒形壳体41、51。壳体41、51将旋转轴42、52可旋转地支撑在中心轴线处。壳体41、51分隔和限定围绕旋转轴42、52的圆筒形磁铁腔43、53，如图3所示。转子芯44、54固定至旋转轴42、52，并被构造为沿周向方向限定两种区域。磁感应通量在一个区域中容易通过，但难以在另一个区域中通过。转子芯44、54的横截面具有至少一个扇形(扇)部。在该实施例中，转子芯44、54具有两个扇形部。永磁体45、55固定至转子芯44、54。永磁体45、55具有圆筒形表面，磁体45、55的横截面具有扇形(扇)形状,如图3所示。永磁体45、55固定至转子芯44、54的扇形部的圆筒形外表面。转子芯44、54和永磁体45、55沿周向方向限定两种区域。由永磁体45、55提供的外部磁场在一个区域中强，由永磁体45、55提供的外部磁场在另一个区域中弱。在所述另一个区域去除几乎全部外部磁场。转子芯44、54和永磁体45、55与旋转轴42、52的旋转同步地旋转，使得外部磁场强的区域和外部磁场弱的区域与旋转轴42、52的旋转同步地旋转。结果，在转子芯44、54和永磁体45、55周围的一点处,强烈地施加外部磁场的时间段和外部磁场变弱的时间段重复发生。也就是说，转子芯44、54和永磁体45、55对应于磁场施加装置。转子芯44、54和永磁体45、55交替地重复外部磁场的施加和去除，并对应于磁场切换装置，磁场切换装置相对于对应于磁性元件的磁热元件49、59交替地切换外部磁场的施加和去除。磁场切换装置配备有第一永磁体45和第二永磁体55。第一永磁体45设置在第一 MCD单元40中，并通过旋转相对于第一磁热元件49切换磁场的施加和去除。第二永磁体55设置在第一 MCD单兀50中，并通过旋转相对于第二磁热兀件59切换磁场的施加和去除。转子芯44、54和永磁体45、55还对应于将外部磁场供给至MCE元件49、59的磁场
供给装置。 壳体41、51分隔和限定至少一个工作腔46、56。工作腔46、56邻近磁铁腔43、53定位。例如，多个工作腔46、56沿周向方向以相等的间距设置，并沿径向方向位于磁铁腔43,53的外侧。在该实施例中，壳体41分隔和限定例如5个工作腔46，壳体51分隔和限定例如5个工作腔56。各个工作腔46、56限定柱形空间。该柱形空间的纵向方向对应于壳体41、51的轴线方向。各个工作腔46、56被限定为仅对应于一个汽缸33。工作腔46和工作腔56布置为通过一个汽缸33沿轴线方向彼此相对。对应的工作腔46的第一端具有第一入口部，工作水通过第一入口部流入或流出。如图2所示，第一入口部具有出口和进口，工作水通过出口供应至室内热交换器3，进口接收从室内热交换器3返回的工作水。止回阀47设置在出口中，并仅允许工作水从工作腔46向外流出。止回阀48设置在进口中，并且仅允许工作水向内流入工作腔46。止回阀47和止回阀48可以由导阀或球阀制成。各个工作腔46的第二端具有与泵30连通的第二入口部。第二入口部仅与由一个汽缸33和一个活塞35限定的一个泵腔连通。对应的工作腔56的第一端具有第一入口部，工作水通过第一入口部流入或流出。第一入口部具有出口和进口，工作水通过出口供应至室外热交换器4，进口接收从室外热交换器4返回的工作水。止回阀57设置在出口中，并仅允许工作水从工作腔56向外流出。止回阀58设置在进口中，并且仅允许工作水向内流入工作腔56。止回阀57和止回阀58可以由导阀或球阀制成。各个工作腔56的第二端具有与泵30连通的第二入口部。第二入口部仅与由一个汽缸33和一个活塞36限定的一个泵腔连通。工作腔46、56对应于作为制冷剂的工作水从中通过的通道。工作水沿着工作腔46,56的纵向方向在两个方向(向左和向右)上流动。而且，工作腔46、56提供容纳磁热元件49、59的容纳腔。壳体41、51提供限定工作腔46、56的容器。MCE元件49、59作为具有磁热效应的磁性工作物质设置在工作腔46、56中。当外部磁场施加至MCE元件49、59时，电子自旋沿磁场的方向聚集。此时,磁熵降低，并且通过散发热量而升高温度。
当外部磁场从MCE元件49、59上去除时，电子自旋变为具有无序状态。此时，磁熵增加，并且通过吸收热量而降低温度。MCE元件49、59由在常温区域中具有高磁热效应的磁性物质制成。例如，MCE元件49、59可以由钆(Gd)基材料或镧-铁-硅化合物制成。可替换地，可以使用锰、铁、磷和锗的混合物。MCE元件49、59具有沿MCD单元40、50的轴线方向延伸的杆(棒)形形状。MCE元件49、59的形状形成为能够与流过工作腔46、56的工作水充分地交换热量。各个MCE元件49、59可以称为元件台。在该实施例中，设置在高温端11和低温端12之间的MCE元件由第一 MCE元件49和第一 MCE元件59构成。第一 MCE元件49设置在第一 MCD单元40中，并具有与马达30相对的中间低温端13和与外部相对的高温端11。中间低温端13和高温端11通过第一 MCE元件49彼此相对。第二 MCE元件59设置在第一 MCD单元50中，并具有与外部相对的低温端12和与泵30相对的中间高温端14。中间高温端14和低温端12通过第一 MCE元件59 彼此相对。如图2所示，MCE元件49具有多个元件单元60、61、62(以下称为60-62)。所述多个元件单元60-62沿MCE元件49的纵向方向，也就是说，沿着工作水的流动方向布置。允许在所述多个元件单元60-62之间进行热传导。]\ ^元件59具有多个元件单元63、64、65(以下称为63-65)。所述多个元件单元63-65沿MCE元件59的纵向方向，也就是说，沿着工作水的流动方向布置。允许在所述多个元件单元63-65之间进行热传导。MCE元件49、59受转子芯44、54和永磁体45、55施加或去除的外部磁场影响。也就是说，当旋转轴42、52旋转时，交替地施加或去除外部磁场，以便交替磁化或不磁化MCE元件49、59。而且，各个MCD单元40、50具有并联热连接的多个MCE元件49、59。例如，在第一MCD单元40中，五个第一 MCE元件49并联热连接。此外，在第一 MCD单元50中，五个第一MCE元件59并联热连接。而且，第一和第一 MCD单元40、50的第一和第一 MCE元件49、59通过热串联连接构成一个MCE元件。第一变速装置70设置在泵30的旋转轴32和第一 MCD单元40的旋转轴42之间。第一变速装置70控制旋转轴32和旋转轴42之间的旋转速度和/或旋转相位。第二变速装置80设置在泵30的旋转轴32和第一 MCD单元50的旋转轴52之间。第二变速装置80控制旋转轴32和旋转轴52之间的旋转速度和/或旋转相位。马达20例如连接至第一 MCD单元50的旋转轴52。第一变速装置70和第二变速装置80控制泵30的旋转轴32、第一 MCD单元40的旋转轴42、和第二 MCD单元50的旋转轴52之间的旋转关系，以实现AMR循环。通道部71设置在泵30和第一 MCD单元40之间，并限定用于工作水的通道。一个汽缸33和一个工作腔46通过由通道部71限定的通道彼此连通。通道部81设置在泵30和第一 MCD单元50之间，并限定用于工作水的通道。一个汽缸33和一个工作腔56通过由通道部81限定的通道彼此连通。
多个MHP单元由第一MCD单元40和在泵30的右半部中限定的多缸式柱塞泵构成。具体地，构造5个MHP单元。所述多个MHP单元并联热连接。多个MHP单元由第一MCD单元50和在泵30的左半部中限定的多缸式柱塞泵构成。具体地，构造5个MHP单元。所述多个MHP单元并联热连接。进一步，位于泵30右侧的所述多个MHP单元和位于泵30左侧的所述多个MHP单元串联热连接。移位装置90具有高温通道控制器90a和低温通道控制器90b，高温通道控制器90a使磁热元件49的邻近高温端11的预定部分无效，低温通道控制器90b使磁热元件59的邻近低温端12的预定部分无效。通道控制器90a、90b设置在MHP单元的各个端部处，使得5个通道控制器90a、90b沿周向方向布置，如图3所示。进一步，通道控制器90a、90b分别设置在MHP设备2的两个端部处。也就是说，MHP设备2具有位于不同位置但具有相同构造的10个通道控制器90a、90b。
将通过参照位于图2的右下区域的通道控制器90a具体地描述通道控制器90a、90b。所述多个元件单元60-62由工作腔46容纳，并且元件单元60位于工作水的流动方向上的最外围侧。通道控制器90a具有相对于由工作腔46和元件单元60限定的主通道的旁路通道91,旁路通道91通过旁通元件单元60而将元件单元60的左侧和元件单元60的右侧彼此连接。如图3所示，在壳体41中分隔和限定旁路通道91。扇形部限定在沿周向方向隔开的两个工作腔46之间，旁路通道91位于扇形部中。旁路通道91沿周向方向邻近将由旁路通道91旁路的工作腔46定位。旁路通道91定位为不沿径向方向从工作腔46向外延伸。在图2中，旁路通道91具有在元件单元60和工作腔46的右端之间的位置处朝向工作腔46打开的开口 92，以及在元件单元60和位于元件单元60的内侧的邻近元件单元61之间的位置处朝向工作腔46打开的开口 93。开口 92、93沿工作水的流动方向在元件单元60的两侧朝向工作腔46打开。通道控制器90a具有打开或关闭旁路通道91的阀装置94。阀装置94由诸如蝶形阀之类的已知阀机构构成。当旁路通道91由阀装置94打开时，工作水流过旁路通道91，以禁止工作水流过所述预定部分。也就是说，阀装置94切换工作水流过旁路通道91或对应于元件单元60的预定部分。通道控制器90a具有驱动阀装置94的驱动单元95。驱动单元95通过操作阀装置94的操作杆打开或关闭阀装置94。驱动单元95为根据温度工作的温度敏感器件。驱动单元95具有温度检测器和驱动机构。温度检测器检测环境温度或驱动单元95周围的温度。驱动机构根据检测的温度驱动阀装置94。例如，检测器可以检测将被调节的车厢的外部的外部空气的温度。驱动单元95根据与高温端11和/或低温端12的温度相关的指标驱动阀装置94。在该实施例中，该指标对应于外部空气温度。图4为图示外部空气温度相对低时的驱动单元95的剖视图。图5为图示外部空气温度相对高时的驱动单元95的剖视图。驱动单元95具有填充有恒温蜡(热蜡)95a的腔。热蜡95a的体积根据温度成比例地变化。热蜡95a的体积的变化传递至驱动单元95的输出杆95b。扩大腔95c设置在热蜡95a和输出杆95b之间，并由弹性薄膜和流体制成。驱动单元95定位为能够检测外部空气温度。当检测的温度低于预定值时，驱动单元95关闭阀装置94。当检测到的温度等于或高于预定值时，驱动单元95打开阀装置94。所述预定值被设定将冬季和夏季彼此区分开。旁路通道91和阀装置94的流阻与由工作腔46和元件单元60限定的主通道相比足够小。当阀装置94打开时，通过旁通元件单元60使工作水流过旁路通道91，从而不传输元件单元60的热量。因此,热输送在元件单元60中被无效，以便基本上无效元件单元60。空气调节器I具有控制装置(CNTR) 5。控制装置5控制空气调节器I的多个部件。例如，控制装置5控制马达20以至少启动或停止MHP设备2。而且，控制装置5控制第一变速装置70和第二变速装置80以切换第一变速装置70和第二变速装置80的旋转速度和/或旋转相位的状态。 控制装置5可以由具有可以由计算机读取的介质的微型计算机构成。所述介质存储计算机可读的程序。所述介质可以为存储器。控制装置5工作并在由控制装置5执行程序时执行上述控制。控制装置5可以包括功能块或模块。将参照图6描述MCE元件49、59的磁热效应。MCE元件49、59的位置布置由图6的6A示出，其中图示了元件单元60、61、62、63、64、65(以下称为60-65)和通道控制器90a、90b。MCE元件49、59的工作范围由图6的6B示出，其中图示了旁路通道91和阀装置94的打开/关闭状态和元件单元的有效范围。在图6的6B中，OFF表示关闭状态，ON表示打开状态。当通道控制器90a为OFF时且当通道控制器90b为OFF时(90a、90b :0FF、OFF)，元件单元具有60-65的有效范围。当通道控制器90a为ON时且当通道控制器90b为OFF时(90a、90b :0N、0FF)，元件单元具有61-65的有效范围。当通道控制器90a为OFF时且当通道控制器90b为ON时(90a、90b 0FF, ON)，元件单元具有60-64的有效范围。当通道控制器90a为ON时且当通道控制器90b为ON时(90a、90b :0N、ON)，元件单元具有61-64的有效范围。温度TEMP(°C )和磁热效应AS(J/kgK)之间的关系由图6的6C示出，其中以曲线示出各个元件单元60-65的磁热效应。例如,元件单元60的磁热效应由曲线CHO表示。如粗线RO所示，元件单元60在温度T6和温度T7之间的温度范围内具有高于阈值Sth的高磁热效应。分别构造所述多个元件单元60-65的材料具有不同的居里温度。例如，元件单元60的居里温度高于元件单元61的居里温度。所述多个元件单元60-65以居里温度的顺序布置，以对应于从高温端11到低温端12的温度分布。因此，由磁性物质制成的MCE元件49,59具有沿着预定分布方向的居里温度分布。所述预定分布方向对应于工作腔46、56的纵向方向和工作水的流动方向。泵30泵送工作水以沿着预定分布方向流动并往返，以便工作水输送MCE元件49、59的热量。多个元件单元60-65在彼此不同的温度区域中分别具有高磁热效应A S(J/kgK)。最靠近高温端11的元件单元60具有一材料成分，以在冬季的普通操作状态中在靠近高温端11的温度T7的温度范围内具有高磁热效应。最靠近中间低温端13的元件单元62具有一材料成分，以在冬季的普通操作状态中在靠近中间低温端13的温度T4的温度范围内具有高磁热效应。最靠近中间高温端14的元件单元63具有一材料成分，以在冬季的普通操作状态中在靠近中间高温端14的温度T4的温度范围内具有高磁热效应。最靠近低温端12的元件单元65具有一材料成分，以在冬季的普通操作状态中在靠近低温端12的温度Tl的温度范围内具有高磁热效应。其中呈现高磁热效应的温度区域称为有效温度区域。有效温度区域对应于居里温度。有效温度区域的上限温度和下限温度例如取决于磁热元件49、59的材料成分。多个元件单元60-65以有效温度区域在高温端11和低温端12之间排列的方式连续布置。换句话说，所述多个元件单元60-65的有效温度区域具有从高温端11向低温端12逐渐降低的分布。有效温度区域的分布近似对应于在冬季的普通操作状态中在高温端11和低温端12之间限定的温度分布。当高温通道控制器90a和低温通道控制器90b 二者都关闭时，使用所有的元件单元60-65。此时,高温端11位于元件单元60的高温端处,低温端12位于元件单元65的低 温端处。高温端11的温度17和低温端12的温度Tl之间的温度差由元件单元60-65分担。在冬季，将各个元件单元60-65设定为具有有效温度区域和沿工作水的流动方向的长度，使得所有元件单元60-65可以具有超过高温端11的温度T7和低温端12的温度Tl之间的阈值Sth的高磁热效应。而且，在夏季，将位于元件单元60、65内侧的各个元件单元61-64设定为具有有效温度区域和沿工作水的流动方向的长度，以使得元件单元61-64可以具有超过高温端11的温度T6和低温端12的温度T2之间的阈值Sth的高磁热效应。构造MCE元件49、59的全部单元60_65，使得可以在低温端12具有温度Tl (第一温度)时和/或在高温端11具有温度T7 (第一温度)时获得高磁热效应。此外，构造MCE元件49、59的除预定单元60、65之外的剩余单元61-64，使得可以在低温端12具有温度T2 (第二温度)时和/或在高温端11具有温度T6 (第二温度)时获得高磁热效应。第二温度T2、T6不同于第一温度Tl、T7。当高温通道控制器90a打开并且当低温通道控制器90b关闭时，预定元件单元60被无效，且使用剩余的元件单元61-65。当高温通道控制器90a关闭且当低温通道控制器90b打开时，预定元件单元65被无效且使用剩余的元件单元60-64。当高温通道控制器90a打开且当低温通道控制器90b打开时，预定元件单元60和65被无效且使用剩余的元件单元61-64。在该实施例中，高温通道控制器90a的阀装置94和低温通道控制器90b的阀装置94由对应的驱动单元95切换以在相同的外部空气温度条件下打开或关闭。具体地，驱动单元95在对应于夏季设定的预定温度处打开阀装置94，以便旁路(绕过)预定元件单元60和65。此时，高温端11位于元件单元61的高温侧端，低温端12位于元件单元64的低温侧端。高温端11的温度T6和低温端12的温度T2之间的温度差由剩余的元件单元61-64分担。因此，通道控制器90a在元件单元60的右端和元件单元61的右端之间切换高温端11的位置。通道控制器90b在元件单元65的左端和元件单元64的左端之间切换低温端12的位置。
换句话说，移位装置90的通道控制器90a、90b移动高温端11和/或低温端12的位置。移位装置90的通道控制器90a、90b根据高温端11和/或低温端12的温度将高温端11和/或低温端12的位置移动至MCE元件49、59上的预定位置。通道控制器90a、90b移动高温端11和/或低温端12，使得放置在高温端11和低温端12之间的MCE元件49、59可以位于有效温度区域中以呈现高磁热效应。基于MHP设备2的特性和诸如外部空气温度之类的热负荷近似地确定高温端11的温度和低温端12的温度。当通道控制器90a、90b基于外部空气温度工作时，在冬季操作状态中使用所有的元件单元60-65,或者在夏季操作状态仅使用剩余的元件单元61-64。冬季操作状态也称为低温操作状态，夏季操作状态也称为高温操作状态。将参照图7描述MCE元件49、59在冬季操作状态中的磁热效应。MCE元件49、59的位置布置由图7的7A示出。MCE元件49、59的有效范围由图7的7B示出。温度和磁热效应之间的关系由图7的7C示出。
在冬季操作状态中，通道控制器90a、90b使工作水流过全部MCE元件49、59。因此，高温端11位于元件单元60的右端,低温端42位于元件单元65的左端。在冬季,高温端11具有温度17，低温端12具有温度Tl。因此，所有的元件单元60-65分别可以在有效温度区域中操作。例如，如粗线RO所示,元件单元60具有高磁热效应。进一步,如粗线Rl所示,元件单元61具有高磁热效应。因此，MCE元件49、59整体可以获得高性能。将参照图8描述MCE元件49、59在夏季操作状态中的磁热效应。MCE元件49、59的位置布置由图8的8A示出。MCE元件49、59的有效范围由图8的8B示出。温度和磁热效应之间的关系由图8的8C示出。在夏季，通道控制器90a、90b使元件单元60和65无效。因此，高温端11位于元件单元61的右端,低温端12位于元件单元64的左端。在夏季,高温端11具有温度T6,低温端12具有温度T2。因此，剩余的元件单元61-64可以分别在有效温度区域中操作。例如，如粗线Rl所示,元件单元61具有高磁热效应。因此，MCE元件49、59整体可以获得闻性能。将参照图9描述比较例的MCE元件的磁热效应。MCE元件的位置布置由图9的9A示出。MCE元件的有效范围由图9的9B示出。温度和磁热效应之间的关系由图9的9C示出。在比较例中，MHP设备不具有通道控制器90a、90b。同样在比较例中，在冬季，高温端11具有温度17，低温端12具有温度Tl，以便所有的元件单元60-65在冬季可以分别在有效温度区域中操作。然而，在夏季，高温端11具有温度T6，低温端12具有温度T2。在比较例中，即使在夏季中也使用所有的元件单元60-65，温度T6和温度T2之间的温度差由元件单元60-65分担。结果,如粗线RO所示,在其中磁热效应小的温度范围中使用元件单元60。进一步，如粗线Rl所示，在包括其中磁热效应小的区域的温度范围中使用元件单元61。也就是说，在比较例中，当外部空气温度(热负荷)在冬季和夏季之间变化时，MCE元件49、59不能具有高性能。外部空气温度在冬季可以变为至少负10摄氏度(-10°C )，并且在夏季可以变为至少35摄氏度(35°C )。在冬季，高温端11的温度T7可以约为60摄氏度(60°C )，低温端12的温度Tl可以约为负10摄氏度(_10°C )。在夏季，高温端11的温度T6可以约为55摄氏度(55°C )，低温端12的温度T2可以约为0摄氏度(0°C )。将描述空气调节器I的操作。当马达20旋转时，旋转轴52旋转。转子芯54和永磁体55通过旋转轴52的旋转而旋转。因而，外部磁场由永磁体55交替施加至磁热元件59或从磁热元件59去除。旋转轴52的旋转通过第二变速装置80传递至旋转轴32。当旋转轴32旋转时，凸轮盘34旋转。当凸轮盘34旋转时，凸轮盘34的径向外侧部分沿轴线方向移动，活塞35和活塞36沿轴线方向往复运动。此时，汽缸33的容积波动。工作水根据汽缸33的容积的变化流出汽缸33或流入汽缸33。活塞36增加或减小汽缸33的左半部的容积。当活塞36往复运动时，在工作腔56中产生工作水的双向流动。当工作水从中间高温端14流向低温端12时，磁热元件59的冷能从中间高温端14向低温端12输送。而且，在低温端12附近的工作水的一部分通过出口 流入低温侧循环通道16。低温侧循环通道16中的工作水通过室外热交换器4。此时，工作水由外部空气加热。也就是说，工作水冷却外部空气。当工作水从低温端12流向中间高温端14时，磁热元件59的热能从低温端12向中间高温端14输送。此时，工作水从低温侧循环通道16流入工作腔56。而且，旋转轴32的旋转通过第一变速装置70传递至旋转轴42。当旋转轴42旋转时，转子芯44和永磁体45旋转。因而,外部磁场由永磁体45交替施加至磁热兀件49或从磁热元件49去除。活塞35增加或减小汽缸33的右半部的容积。当活塞35往复运动时，在工作腔46中产生工作水的双向流动。当工作水从中间低温端13流向高温端11时，磁热元件49的热能从中间低温端13向高温端11输送。而且，在高温端11附近的工作水的一部分通过出口流入高温侧循环通道15。高温侧循环通道15中的工作水通过室内热交换器3。此时，工作水加热内部空气。也就是说，工作水由内部空气冷却。当工作水从高温端11流向中间低温端13时，磁热元件49的冷能从高温端11向中间低温端13输送。此时，工作水从高温侧循环通道15流入工作腔46。第二变速装置80同步旋转轴52的旋转和旋转轴32的旋转，以通过对于第一 MCD单元50在施加和去除外部磁场之间切换和由泵30进行的工作水的双向流动的切换的组合来实现AMR循环。第一变速装置70同步旋转轴42的旋转和旋转轴32的旋转，以通过对于第一 MCD单元40在施加和去除外部磁场之间切换和由泵30进行的工作水的双向流动的切换的组合来实现AMR循环。为了实现AMR循环，在施加和去除外部磁场之间的切换和工作水的双向流动的切换被组合以重复下述四个过程(I)、(2)、(3)和(4)。由于AMR循环，逐步地和逐渐地输送热量，以便可以在热量输送中获得高的效率。(I)采用磁场施加装置44、45、54、55向MCE元件49、59施加外部磁场。(2)在施加磁场期间，采用泵30使工作水从低温端12流向中间高温端14以及从中间低温端13流向高温端11。
(3)通过控制磁场施加装置44、45、54、55从MCE元件49、59上去除外部磁场。(4)在去除磁场期间，采用泵30使工作水从中间高温端14流向低温端12以及从高温端11流向中间低温端13。当由泵30的左半部和MCD单元50重复四个过程时，通过磁热效应产生的冷能向低温端12输送,通过磁热效应产生的热能向中间高温端14输送。此时,磁热兀件59和工作水用作其中储存热能和冷能的储热器。当重复上述过程时，工作腔56的内部用作具有温度梯度的储热器，并且该温度梯度逐渐变大。最后，在普通操作状态中，在低温端12和中间高温端14之间产生大的温度差。输送至中间高温端14的热能经由第二变速装置80、泵30和第一变速装置70进一步传递至
第一 MCD单元40。当由泵30的右半部和MCD单元40重复四个过程时，通过磁热效应产生的冷能向中间低温端13输送,通过磁热效应产生的热能向高温端11输送。此时，磁热兀件49和工作水用作其中储存热能和冷能的储热器。当重复上述过程时，工作腔46的内部用作具有温度梯度的储热器，并且该温度梯度逐渐变大。最后，在普通操作状态中，在中间低温端13和高温端11之间产生大的温度差。输送至中间低温端13的冷能经由第一变速装置70、泵30和第二变速装置80进一步传递至第二 MCD单元50。因此，在该实施例中，当外部磁场施加至磁热元件49、59时，泵30将工作水从低温端12向高温端11泵送。当从磁热元件49、59上去除外部磁场时，将热输送介质从高温端11向低温端12泵送。而且，当泵30将工作水从低温端12向高温端11泵送时，工作水从高温端11排放至高温侧循环通道15，并且将工作水从低温侧循环通道16抽吸至低温端12。而且，当泵30将工作水从高温端11向低温端12泵送时，工作水从低温端12排放至低温侧循环通道16，并且将工作水从高温侧循环通道15抽吸至高温端11。如果仅注意第一 MCD单元40，当工作水从中间低温端13流向高温端11时，泵30将工作水从高温端11排放至高温侧循环通道15。而且，当工作水从高温端11流向中间低温端13时，泵30将工作水从高温侧循环通道15抽吸至高温端11。如果仅注意第一 MCD单元50，当工作水从中间高温端14流向低温端12时，泵30将工作水从低温端12排放至低温侧循环通道16。而且，当热输送介质从低温端12流向中间高温端14时，泵30将工作水从低温侧循环通道16抽吸至低温端12。MCD单元40、泵30和MCD单元50用作一系列MHP设备2。结果，在低温端12和高温端11之间出现大的温度梯度。流出低温端12的低温工作水在室外热交换器4中从外部空气吸收热量，并且通过再次返回低温端12而将热量供应至低温端12。MHP设备2将供给至低温端12的热量泵送至高温端11。流出高温端11的高温工作水在室内热交换器3中将热量供给至内部空气，并通过再次返回至高温端11而接收来自高温端11的热量。当外部空气温度低于20°C时，通道控制器90a、90b通过关闭阀装置94而关闭旁路通道91。因此，例如，在冬天，使用所有的元件单元60-65。此时，所有的元件单元60-65可以在有效温度区域中或附近操作。因此，由元件单元60-65构造的磁热元件49、59可以具有高的效率和性能。
当外部空气温度等于或高于20°C时，通道控制器90a、90b通过打开阀装置94而打开旁路通道91。因此，例如，在夏季，位于元件49、59的端部处的元件单元60和65被无效，并且仅使用剩余的元件单元61-64。此时，剩余的元件单元61-64可以在有效温度区域中或附近操作。因此，由剩余的元件单元61-64构造的磁热元件49、59可以具有高的效率和性能。根据第一实施例，基于热负荷自动控制实际使用的元件单元的范围。也就是说，基于热负荷自动控制MCE元件的有效范围。结果，即使MHP设备2的热负荷(外部空气温度)变化，并且，即使高温端11的温度和/或低温端12的温度变化，也可以在宽的温度范围内维持高的效率和性能。(第二实施例)图10为图示根据第二实施例的处于低温时间的驱动单元295的截面图。图11为图示处于高温时间的驱动单元295的截面图。在第二实施例中，形状记忆合金部件用来代 替第一实施例的恒温蜡95a。驱动单元295包括由形状记忆合金制成的、检测外部空气温度的线圈295a。如图10所示，线圈295a在外部空气温度低于预定温度时收缩，以便线圈295a拉动驱动单元295的输出杆295b。如图11所示，线圈295a在外部空气温度等于或高于预定温度时延伸，以便线圈295a挤出输出杆295b。结果，如果外部空气温度低于预定温度，则驱动单元295关闭阀装置94。如果外部空气温度等于或高于预定温度，则驱动单元295打开阀装置94。根据本实施例，可以获得与第一实施例相同的优点。(第三实施例)在第三实施例中，电子控制系统用来代替第一实施例的恒温蜡95a。如图12所示，移位装置90具有高温通道控制器390a和低温通道控制器390b。通道控制器390a、390b具有电磁驱动单元395，其由旋转电装置或电磁致动器构成。移位装置90具有控制装置(CNTR) 305和温度传感器(TMSR) 306。控制装置305通过基于由温度传感器306检测到的外部空气温度控制供给至驱动单元395的电力而打开或关闭阀装置94。如果外部空气温度等于或高于预定温度，则控制装置305通过激励驱动单元395而打开阀装置94。如果外部空气温度低于预定温度，则控制装置305通过停止至驱动单元395的电力供给而关闭阀装置94。根据本实施例，可以获得与第一实施例相同的优点。(第四实施例)将参照图13描述第四实施例。MCE元件49、59的位置布置由图13的13A示出。MCE元件49、59的有效范围由图13的13B示出。温度和磁热效应之间的关系由图13的13C示出。在第一实施例中，由移位装置90仅无效最外围元件单元60和65。在第四实施例中，通道控制器490b进一步配置为无效位于元件单元65内侧的元件单元64。此外,通道控制器可以进一步配置为无效位于元件单元60内侧的元件单元61。通道控制器490b通过在春季和秋季，即在冬季和夏季之间的中间季节，打开阀装置而旁路元件单元64和元件单元65。例如，通道控制器490b被构造为当外部空气温度例如在10°C和20°C之间时打开阀装置。通道控制器90a、90b在外部空气温度低于10°C时关闭阀装置94。如果外部空气温度超过20°C，则阀装置94打开。在该实施例中，由于所述多个通道控制器90a、90b和490b，可以无效彼此邻近定位的两个元件单元64和65。在冬季，所有的通道控制器90a、90b和490b都关闭，以便使用所有的元件单元60-65。在夏季，通道控制器90a和90b打开且通道控制器490b关闭，以便仅使用除元件单元60和65之外的剩余元件单元61-64。在中间季节，通道控制器90a和90b关闭且仅通道控制器490b打开，以便使用除元件单元64和65之外的剩余元件单元60-63。因此，通道控制器490b可以仅将低温端12移动至元件单元63的左端。根据该实施例，除了冬季操作状态和夏季操作状态之外，还可以提供中间季节操作状态。(第五实施例)
将将参照图14描述第五实施例。MCE元件49、59的位置布置由图14的14A示出。MCE元件49、59的有效范围由图14的14B示出。温度和磁热效应之间的关系由图14的14C示出。在第一实施例中，最外围元件单元60和65两者都由移位装置90无效。在第五实施例中，仅通道控制器90b仅无效元件单元65，并且取消高温侧通道控制器90a。因此，移位装置90的通道控制器90b仅将低温端12移动至元件单元64的左端。根据第五实施例，基于热负荷自动控制实际使用的磁性元件的范围。也就是说，基于热负荷自动控制MCE元件的有效范围。结果，即使MHP设备2的热负荷(外部空气温度)变化，以及即使低温端12的温度变化，也可以在宽的温度范围内维持高的效率和性能。(第六实施例)图7为图示根据第六实施例的MHP设备602的截面图。MHP设备602代替第一实施例的MHP设备2用在空气调节器I中。虽然在上述实施例中泵30由旋转斜盘泵形成，但第五实施例的泵630由径向柱塞泵形成。进一步，在第六实施例中，工作腔46、56被连接以对应于一个变容量腔。泵630具有圆筒形壳体631。壳体631将旋转轴632可旋转地支撑在中心轴线处。旋转轴632直接连接至旋转轴42和旋转轴52。壳体631分隔和限定至少一个汽缸633。壳体631分隔和限定以相等间隔围绕旋转轴632设置的多个汽缸633。例如，壳体631分隔和限定5个汽缸633。壳体631容纳凸轮634。凸轮634在外周面上具有凸轮表面。凸轮634联接至旋转轴632以与旋转轴632 —起旋转。一个活塞635设置在对应的汽缸633中。活塞635沿径向方向在汽缸633中往复运动。结果，在相应的汽缸633中限定单缸容积式柱塞泵。由于壳体631具有5个汽缸633，因此泵633提供5缸式柱塞泵。由于有一组腔室，泵630产生用于第一 MCD单元40和第一 MCD单元50的并行工作水水流。一个汽缸同时产生从低温端12流向中间高温端14的流动和从高温端11流向中间低温端13的流动。进一步，另一个汽缸同时产生从高温端11流向中间低温端13的流动和从低温端12流向中间高温端14的流动。当工作水从中间低温端13流向高温端11时，泵630将工作水从高温端11排放至高温侧循环通道15。进一步，当工作水从中间高温端14流向低温端12时，泵630将工作水从低温端12排放至低温侧循环通道16。当工作水从高温端11流向中间低温端13时，泵630将工作水从高温侧循环通道15抽吸至高温端11。进一步，当工作水从低温端12流向中间高温端14时，泵630将工作水从低温侧循环通道16抽吸至低温端12。在多个工作腔46、56被设置为对应于一个容积腔时，当外部磁场施加至一个腔46时，外部磁场不施加至另外的腔56。结果，磁热元件49在腔46中散发热量，并且热能被输送。同时，磁热兀件59在腔56中吸收热量,并且冷能被输送。(第七实施例)磁热元件49、59具有能够与流过工作腔46、56的工作水进行充分的热交换的形状。例如，MCE元件49、59包括工作水从中流过的多个通道。MCE元件49、59可以由具有用于工作水的多个间隙的组装件、具有用于工作水的多个孔的块体构件、或多孔块体构件制成。更具体地，例如，图16中示出的磁热元件49可以用在第七实施例中。图16为第七实施例的MCE元件的透视图。该MCE元件可以应用于本公开内容的MHP设备。如图16所示，磁热元件49具有方形柱形状，并通过层叠多个板状构件49a、49b而构成。板状构件49a具有限定用于工作水的通道的凹槽49c。板状构件49b位于沿层叠方向的端部，且不具有凹槽。可替换地，磁热元件可以通过仅层叠具有相同形状的相同板状构件而构成。磁热元件49在内部具有用于工作水的多个通道。所述多个通道便于元件49和工作水之间的热交换。所述通道被限定在彼此邻近定位的板状构件49a、49b之间。磁热元件59可以具有与磁热元件49类似的结构。(第八实施例)在第一实施例中，旁路通道91被限定为用于旁路位于最外围端的元件单元60、65。旁路通道91沿着旋转轴42延伸，并定位在壳体41、51中，位于将被旁路的元件单元60、65的径向外侧。在第八实施例中，旁路通道891沿径向方向延伸。将参照图17、18和19描述第八实施例。 如图17所示，MHP设备802包括多个移位装置90。各个移位装置90具有高温通道控制器890a和低温通道控制器890b。如图18所示，通道控制器890a、890b以工作水沿MHP设备802的径向方向向外流出的方式构造而成。通道控制器890a连接至高温循环流动通道15。通道控制器890b与低温循环流动通道16连接在一起。通道控制器890a和通道控制器890b具有相同的构造。通道控制器890a、890b可以对应于无效装置。将参照位于图18的右下区域的通道控制器890a详细说明通道控制器890a、890b。间隙46a被限定在位于最外围侧的元件单元60和位于元件单元60的紧内侧的邻近元件单元61之间。通道控制器890a提供旁路通道891，其将工作腔46连接至高温循环流动通道15，而不通过最外围元件单元60。在壳体41中分隔和限定旁路通道891。旁路通道891沿径向方向从工作腔46向外延伸。旁路通道891从间隙46a分叉。旁路通道891具有通向工作腔46且位于元件单元60和元件单元61之间的开口893。MHP设备802和高温循环流动通道15中的工作水在由工作腔46和元件单元60限定的主通道中流动。旁路通道891被限定以用于旁路主通道。通道控制器890a提供用于对应的工作腔46的第三入口部。第三入口部可以等同于第一入口部。第三入口部可以具有出口和进口，工作水通过该出口供给至室内热交换器3，工作水通过该进口从室内热交换器3返回。止回阀896设置在出口中，并仅允许工作水从工作腔46向外流动。止回阀897设置在进口中，并且仅允许工作水向内流动至工作腔46。设置在第一入口部中的止回阀47、48对应于第一转换阀，其在由泵30产生的双向流动和在循环通道15、16中循环的循环流动之间转换工作水。 设置在第三入口部中的止回阀896、897对应于第二转换阀，其在由泵30产生的双向流动和在循环通道15、16中循环的循环流动之间转换工作水。止回阀896、897设置为与高温循环流动通道15中的止回阀47、48平行。MHP设备802具有第一止回阀47、48、57、58，其在流入对应于所述预定部分的元件单元60的双向流动和流入循环通道15、16的循环流动之间转换工作水。
进一步，MHP设备802具有第二止回阀896、897，其在流入旁路通道891的双向流动和流入循环通道15、16的循环流动之间转换工作水。第二止回阀896、897具有与第一止回阀47、48相同的功能。通道控制器890a具有打开或关闭旁路通道891的阀装置894。阀装置894打开或关闭旁路通道891的出口通道和进口通道两者。阀装置894设置在旁路通道891中，并位于止回阀896、897的外侧。换句话说，阀装置894设置在旁路通道891中，并定位在止回阀896、897和热交换器3之间，以便止回阀896、897可以邻近工作腔46和间隙46a定位。通道控制器890a具有驱动阀装置894的驱动单元895。图19图示由通道控制器890a提供的通道，并且该通道旁路元件单元60和止回阀47、48。当阀装置894关闭时，工作水流过止回阀47、48，并且由元件单元60和止回阀47、48产生第一压力损失。当阀装置894打开时，工作水流过旁路通道891和止回阀896、897，并且由旁路通道891和止回阀896、897产生第二压力损失。第二压力损失设置为与第一压力损失相比足够小。第二压力损失小于第一压力损失的约10%。因此，通过打开或关闭阀装置894可以切换工作水流。间隙46a的容积小于对应于由泵630提供的双向流动的幅度的体积。而且，元件单元61和止回阀896、897之间的旁路通道891的容积小于对应于由泵630提供的双向流动的幅度的体积。因此，可以由工作水恰当地进行热输送，而不受间隙46a的影响。旁路通道891沿径向方向向外延伸到壳体41、51内，而不沿MHP设备802的轴线方向延伸。进一步，旁路通道891在壳体41、51中的长度与元件单元60沿工作水的流动方向的长度相比足够短。因此，旁路通道891在壳体41、51中的的长度短于第一实施例的旁路通道91在壳体41、51中的长度。壳体41、51还作为将磁感应通量供给至最外围元件单元60和65的磁轭工作。根据第八实施例，旁路通道891的横截面积可被限制为在壳体41、51中减小。结果，可以维持壳体41、51的预定横截面积，以便可以由壳体41、51充分地供应磁感应通量。因此，可以限制壳体41、51中的磁阻。(第九实施例)在第八实施例中，通道控制器890a具有彼此独立的止回阀896、897和阀装置894。在第九实施例中，止回阀996、997根据压力进行工作，并对应于将由外部操作进行控制的
阀装置。图20图示根据第九实施例的MHP设备的一部分的框图。通道控制器990a包括止回阀996、997。止回阀996、997响应于压力差打开或关闭。而且，止回阀996、997可以由驱动单元895关闭。也就是说，阀装置994由止回阀996、997构成。当止回阀996、997关闭时，工作水流过止回阀47、48。当允许止回阀996、997响应于压力而打开或关闭时，工作水流过旁路通道891和止回阀996、997。根据第九实施例，压力响应止回阀和将从外面进行控制的阀装置可以由公用阀996、997 提供。(第十实施例) 用于打开或关闭旁路通道891的阀装置可以设置在旁路通道891中，并且可以位于止回阀896、897的内侧。在第十实施例中，如图21所示，通道控制器1090a包括阀装置1094。阀装置1094设置在旁路通道891中，并位于间隙46a和止回阀896、897之间。阀装置1094由驱动单元895驱动。根据第十实施例，可以在旁路通道891的单个通道部分中打开或关闭旁路通道891。(第^^一实施例)用于控制工作水的流动的阀装置不限于设置在旁路通道891中。在第十一实施例中，阀装置1198还可以另外设置在主通道中。如图22所示，通道控制器1190a包括阀装置1198和驱动单元1199。阀装置1198打开或关闭工作水通过其流过预定元件单元60的主通道。阀装置1198设置在对应于主通道的工作腔46中。阀装置1198位于主通道和旁路通道891之间的分支部和元件单元60之间。阀装置1198是打开/关闭仅通过元件单元60的通道的打开
/关闭阀。阀装置1198禁止或允许通过元件单元60的工作水的流动。阀装置1198也是无效元件单元60的无效装置。阀装置1198由驱动单元1199驱动。驱动单元1199被控制以响应于驱动单元895而工作。当驱动单元895打开阀装置894时，驱动单元1199关闭阀装置1198。当驱动单元895关闭阀装置894时，驱动单元1199打开阀装置1198。根据第i^一实施例，工作水的流动可以在将被旁路和无效的元件单元60中被完全停止。(第十二实施例)在第^^一实施例中，旁路通道和主通道完全由两个阀装置894和1198切换。在第十二实施例中，切换可以由设置在间隙46a和旁路通道891之间的分叉点处的三通阀1294进行。如图23所示，通道控制器1290a包括三通阀1294和驱动单元1295。三通阀1294设置在间隙46a和旁路通道891之间的分叉点处。阀1294具有三个端口和两个切换装置。阀1294打开或关闭旁路通道891。同时，阀1294打开或关闭工作水通过其流过预定元件单元60的主通道。当旁路通道891打开时,三通阀1294关闭主通道。当旁路通道891关闭时,三通阀1294打开主通道。三通阀1294选择性地切换工作水流过旁路通道891或主通道。三通阀1294具有与元件单元61连通的公共端口、仅与元件单元60连通的主端口、以及仅与旁路通道891连通的旁路端口。三通阀1294提供普通模式和旁路模式。公共端口和主端口在普通模式中彼此连通。公共端口和旁路端口在旁路模式中彼此连通。根据第十二实施例，可以用单个驱动单元1295选择性地切换旁路通道891和主通道。(第十三实施例)旁路通道不限于与间隙46a连通。在第十三实施例中，旁路通道1391被设置为与元件单元61直接连通。如图24所示，通道控制器1290a具有与元件单元61直接连通的旁路通道1391。当工作水旁通元件单元60时,元件单元61位于最外围位置。图25图示实现旁路通道1391和元件单元61之间的直接连通的结构的示例。如图25所示,突出板41a从壳体41突出到元件单元61之外，并将由元件单元61限定的通道分成两部分。突出板41还分隔和限定工作腔46。因此，限定了旁路通道1391和间隙46a。 根据第十三实施例，旁路通道1391的容积可以减小。而且，旁路通道1391的压力损失可以降低。元件单元61和止回阀896、897之间的容积小于对应于由泵630提供的双向流动的幅度的体积。间隙46a的容积小于对应于由泵630提供的双向流动的幅度的体积。工作水流过旁路通道1391时产生的压力损失小于工作水流过元件单元60时产生的压力损失的约10%。(第十四实施例)在第十四实施例中，阀装置1198进一步设置在间隙46a中。如图26所示，通道控制器1490a包括阀装置1198和驱动单元1199。根据第十四实施例，可以在将被旁路和无效的元件单元60中完全停止工作水的流动。(第十五实施例)在上述实施例中，MCE元件49和/或MCE元件59的一部分被无效。在第十五实施例中，在MCE元件49和59中的一个中停止工作水的流动，以便无效MCE元件49和59中的所述一个。图27图示根据第十五实施例的MHP设备1502。MHP设备1502具有无效第一 MCD单元50的通道控制器1590。通道控制器1590具有停止工作水的流动的阀装置1598和驱动阀装置1598的驱动单元1599。阀装置1598打开或关闭泵630和第一 MCD单元50通过其彼此连通的多个通道。由阀装置1598使工作水在泵630和第一 MCD单元50之间断续流动。通过停止泵630和第一 MCD单元50之间的连通而无效整个第二 MCD单元50。阀装置1598对应于无效第二 MCD单元50的MCE元件59的无效装置。阀装置1598打开或关闭工作水通过其通过元件单元63-65的通道。元件单元63-65对应于磁性元件的预定部分。通道控制器1590对应于将MHP设备1502的低温端从低温端12移动至中间低温端13的移位装置90。MHP设备1502具有将热能供给至中间低温端13和从中间低温端13获取冷能的中间热系统。中间热系统具有设置在中间低温端13和泵630之间的中间热交换器1517。中间热交换器1517设置在每个工作腔46中。中间热交换器1517的热交换能力可以对应于由中间低温端13获得的冷能来设置。盐水流体作为热输送介质经由中间循环通道1516供给至中间热交换器1517。在中间热交换器1517中在工作水和的盐水流体之间进行热交换。在中间低温端13附近的工作水由中间低温端13冷却。结果，中间热交换器1517冷却盐水流体。中间循环流动通道1516将盐水流体供给至外部热交换器1504。例如，外部热交换器1504可以用作空气调节器I中的冷却器。整个MCE元件49、59被构造为在低温端12具有第一温度Tl时具有高磁热效应。进一步，除预定部分59之外的剩余MCE元件49被构造为在中间低温端13具有不同于第一温度Tl的第二温度T4时具有高磁热效应。因此，如果高温端和低温端定位在整个MCE元件49、59的两端处，则在低温端12具有第一温度Tl时可以获得高磁热效应。而且，如果高温端和低温端定位在剩余的MCE元件49的两端处，则在中间低温端13具有第二温度T4时可以获得高磁热效应。当阀装置1598打开通道时，热量由第一 MCD单元40和第一 MCD单元50 二者输送。结果，由高温端11获得热能，由低温端12获得冷能。当阀装置1598关闭该通道时，工作水不供给至第一 MCD单元50。结果，第一 MCD 单元50被无效。此时，热量仅由第一 MCD单元40输送。结果，由高温端11获得热能，由中间低温端13获得冷能。由中间低温端13获得的冷能由载热装置取出并被使用。MHP设备1502具有通过泵630彼此相对的两个MCE元件49和59，并且可以由两个MCE元件49和59提供高温端11和低温端12。进一步，MHP设备1502可以通过仅激活第一 MCE元件49而提供高温端11和中间低温端13。根据第十五实施例，可以基于热源的温度，如低温端的温度，启用或无效MCE元件59。结果，在MCE元件49和59 二者与仅MCE元件49之间改变MCE元件的有效范围。因此，即使热源的温度变化，也可以以高的磁热效应操作MHP设备1502。中间热交换器1517可以用经由壳体41从中间低温端13获取冷能的热交换器代替。例如，中间热交换器可以设置在壳体41的外部，位于中间低温端13的低温出现的位置处。更具体地，中间热交换器可以设置为沿径向方向位于中间低温端13的外侧。中间热交换器可以沿周向方向定位在壳体41的一部分或全部处。在中间热交换器1517中，热交换在工作水和盐水流体之间进行。可替换地，热交换可以在在中间低温端13附近的工作水和作为热源工作的介质之间进行。例如，热交换可以直接在工作水和空气之间进行。而且，热交换可以直接在中间低温端13和盐水流体之间进行。在第十五实施例中，通道控制器1590和中间热系统被设置为无效MCD单元50的MCE元件59。可替换地，通道控制器1590和中间热系统可以被设置为无效MCD单元40的MCE元件49。(其它实施例)本公开内容不限于上述实施例。MHP设备2在夏季和冬季用作热能的供应源。可替换地，MHP设备在冬季可以用作热能的供应源，在夏季可以用作冷能的供应源。MHP设备2不限于具有其中MCD单元40、50通过泵30彼此相对的上述结构。可替换地，MHP设备可以由泵30的一半和MCD单元40、50中的一个构成。例如，MHP设备可以由泵30的右半部和MCD单元40构成。在该情况中，室外热交换器4可以设置在泵30和MCD单元40之间。
磁场施加装置可以通过磁热元件的运动限定，而不是由永磁体的旋转限定。电磁体可以用于代替永磁体。通道控制器作为移位装置90控制工作水的流动。可替换地，移位装置90可以控制施加至元件单元60、65或从元件单元60、65去除的外部磁场,从而无效元件单元60、65。高温通道控制器90a和低温通道控制器90b可以在不同的温度下工作。例如，当外部空气温度升高时，高温通道控制器90a在第一温度处打开，低温通道控制器90b在高于第一温度的第二温度处打开。可替换地，当外部空气温度升高时，低温通道控制器90b在第一温度处打开，并且高温通道控制器90a在高于第一温度的第二温度处打开。驱动单元95不限于基于外部空气温度驱动阀装置94。驱动单元95可以基于与高温端11和/或低温端12的温度相关的指标驱动阀装置94。例如，驱动单元95可以基于在高温端11或低温端12处的工作水的温度、壳体的温度、或MCE元件的温度驱动阀装置94。而且，驱动单元95可以是把手装置，通过该把手装置可以手动操作阀装置94。而且，控制器 305可以评估MHP设备2的特性，并可以以使MHP设备2具有高特性的方式控制阀装置94。阀装置94仅设置在旁路通道91中。阀装置884设置在旁路通道891中，阀装置1198设置在主通道中。阀装置1294设置在旁路通道和主通道之间的分叉点处。阀装置不限于具有上述配置。例如，通过将旁路通道中的压力损失控制为变得大于主通道中的压力损失，可以将阀装置仅设置在穿过预定部分的主通道中。热输送介质不限于工作水。第一热输送介质用于用电热兀件49、59限定AMR循环。第二热输送介质用于将由MHP设备获得的冷能和/或热能输送至热交换器3、4。第一热输送介质和第二热输送介质可以彼此分离。例如，除MHP设备之外，水循环回路和泵另外设置以输送从高温端11获得的热能。在上述描述中多缸泵由旋转斜盘泵或径向柱塞泵提供。可替换地，其它容积式泵可以用作所述泵。上述描述中一个工作腔46、56设置为对应于泵的一个缸。可替换地，可以以多个汽缸对应于一个工作腔、一个汽缸对应于多个工作腔、或多个汽缸对应于多个工作腔的方式进行布置。MHP设备可以用于住宅而不是车辆中的空气调节器，或者可以用于其中加热水的热水供给装置。除了外部空气之外，主热源可以是水或沙子。采用MHP设备描述了本公开内容。可替换地，本公开内容可以作为热磁循环设备应用于热磁发动机设备。例如，通过控制磁场的切换和热输送介质的流动的切换的相位或状态，可以提供热磁发送机设备。可以仅由软件、仅由硬件、或软件和硬件的组合提供控制装置的装置和功能。例如，控制装置可以由模拟电路形成。这些变化和改变将被理解为在本公开内容的如由随附权利要求限定的范围内。
权利要求
1.一种热磁循环设备，包括 磁性元件(49、59)，具有沿预定分布方向的居里温度分布； 磁场供给装置(44，45，54，55)，将外部磁场供给至磁性元件； 泵(30,630),泵送热输送介质以具有沿预定分布方向的双向流动,热输送介质输送磁性元件的热量；和 移位装置(90)，引起磁性元件的高温端和/或低温端的位置移动。
2.根据权利要求I所述的热磁循环设备，其中磁性元件为在被施加外部磁场时产生热量和被去除外部磁场时吸收热量的磁热元件，磁场供给装置为在施加外部磁场和去除外部磁场之间切换外部磁场的磁场切换装置，泵将热输送介质作为双向流动，在外部磁场施加至磁热元件时泵送热输送介质从低温端(13，12)流向高温端(14，11)，和在从磁热元件去除外部磁场时泵送热输送介质从高温端(11，14)流向低温端(12，13);以及 移位装置使磁热元件的位于磁热元件的端部上的预定部分(60，65)无效。
3.根据权利要求2所述的热磁循环设备，其中 磁热元件具有由所述预定部分(60，65)和除所述预定部分之外的剩余部分(61-64)构成的多个元件单元(60-65), 所述多个元件单元(60-65)被构造为在低温端和/或高温端具有第一温度(T1，T7)时具有闻磁热效应，并且 所述剩余部分(61-64)被构造为在低温端和/或高温端具有不同于第一温度的第二温度(T2，T6)时具有高磁热效应。
4.根据权利要求3所述的热磁循环设备，其中 所述多个元件单元分别具有彼此不同的有效温度范围，所述元件单元在有效温度范围内具有闻磁热效应， 所述多个元件单元以有效温度范围排列的方式连续设置在高温端和低温端之间，并且磁热元件的所述预定部分由位于磁热元件的端部上的所述多个元件单元中的至少一个构成。
5.根据权利要求2所述的热磁循环设备，其中 移位装置(90)具有禁止热输送介质流过所述预定部分的通道控制器(90a、90b)。
6.根据权利要求5所述的热磁循环设备，其中 通道控制器具有旁通所述预定部分以使热输送介质流动的旁路通道(91，891)、以及切换热输送介质流过旁路通道或所述预定部分的阀装置(94，894)。
7.根据权利要求6所述的热磁循环设备，其中 阀装置定位在旁路通道和/或主通道中，热输送介质通过所述主通道流过所述预定部分。
8.根据权利要求6所述的热磁循环设备，其中 磁热元件具有由所述预定部分(60，65)和除所述预定部分之外的剩余部分(61-64)构成的多个元件单元(60-65),间隙(46a)被限定在所述预定部分和所述剩余部分之间，热输送介质流过所述间隙，所述间隙具有小于对应于由泵产生的热输送介质的双向流动的幅度的容积的容积，并且 旁路通道从所述间隙分支。
9.根据权利要求6所述的热磁循环设备，其中 旁路通道直接从所述剩余部分分支。
10.根据权利要求6所述的热磁循环设备，进一步包括 第一止回阀(47、48，57, 58),切换流过所述预定部分的热输送介质,使该热输送介质具有双向流动或循环流动；和 第二止回阀(896，897)，切换流过旁路通道的热输送介质，使该热输送介质具有双向流动或循环流动。
11.根据权利要求5所述的热磁循环设备，其中 通道控制器具有打开或关闭主通道的阀装置(1198，1294，1598)，热输送介质通过主通道流过所述预定部分。
12.根据权利要求5所述的热磁循环设备，其中 通道控制器还具有驱动单元(95)，驱动单元(95)基于与高温端和/或低温端的温度相关的指标驱动阀装置。
13.根据权利要求12所述的热磁循环设备，其中 所述指标为外部空气的温度。
14.根据权利要求12所述的热磁循环设备，其中 驱动单元为恒温蜡(95a)、形状记忆合金部件(295a)或包括温度传感器(306)的控制系统(395,305)。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的热磁循环设备，进一步包括 与主热源交换热量的低温热交换器(4)； 穿过低温热交换器的低温循环通道(16)； 与热负荷交换热量的高温热交换器(3);和 穿过高温热交换器的高温循环通道(15)，其中 在热输送介质从低温端(13)流动至高温端(11)时，泵将热输送介质从高温端排放至高温循环通道， 在热输送介质从高温端(11)流动至低温端(13)时，泵将热输送介质从高温循环通道抽吸至高温端， 在热输送介质从高温端(14)流动至低温端(12)时，泵将热输送介质从低温端排放至低温循环通道，以及 在热输送介质从低温端(12)流动至高温端(14)时，泵将热输送介质从低温循环通道抽吸至低温端。
16.根据权利要求15所述的热磁循环设备，其中 磁热元件包括 设置在第一单元(40)中的第一部分(49)，第一部分具有高温端(11)和与高温端相对的中间低温端(13)，和 设置在第二单元(50)中的第二部分(59)，第二部分具有低温端(12)和与低温端相对的中间高温端(14)，磁场切换装置包括 设置在第一单元中的第一永磁体(45)，第一永磁体通过旋转对于磁热元件的第一部分在施加外部磁场和去除外部磁场之间切换外部磁场，和 设置在第二单元中的第二永磁体(55)，第二永磁体通过旋转对于磁热元件的第二部分在施加外部磁场和去除外部磁场之间切换外部磁场， 在热输送介质在第一单元中从中间低温端(13)流动至高温端(11)时，泵将热输送介质从高温端排放至高温循环通道， 在热输送介质在第一单元中从高温端(11)流动至中间低温端(13)时，泵将热输送介质从高温循环通道抽吸至高温端， 在热输送介质在第二单元中从中间高温端(14)流动至低温端(12)时，泵将热输送介质从低温端排放至低温循环通道，以及 在热输送介质在第二单元中从低温端(12)流动至中间高温端(14)时，泵将热输送介质从低温循环通道抽吸至低温端。
全文摘要
一种热磁循环设备，包括磁性元件(49、59)，具有沿预定分布方向的居里温度分布；磁场供给装置(44，45，54，55)，将外部磁场供给至磁性元件；泵(30，630)，泵送热输送介质以具有沿预定分布方向的双向流，热输送介质输送磁性元件的热量；和移位装置(90)，引起磁性元件的高温端和/或低温端的位置移动。
文档编号F25B41/04GK102778074SQ20121014029
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月8日 优先权日2011年5月13日
发明者八束真一, 守本刚, 布施卓哉, 渡边直树, 西泽一敏 申请人:株式会社电装