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JP6558296B2 - Magnetic heat pump device - Google Patents

Magnetic heat pump device Download PDF

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JP6558296B2 JP2016084352A JP2016084352A JP6558296B2 JP 6558296 B2 JP6558296 B2 JP 6558296B2 JP 2016084352 A JP2016084352 A JP 2016084352A JP 2016084352 A JP2016084352 A JP 2016084352A JP 6558296 B2 JP6558296 B2 JP 6558296B2
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  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)

Description

ここに開示される技術は、磁気作業物質の磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプ装置に関する。   The technology disclosed herein relates to a magnetic heat pump device that uses the magnetocaloric effect of a magnetic working material.

従来技術として、例えば、下記非特許文献1に開示された磁気冷凍装置がある。下記非特許文献1に開示された装置では、作業室に設けられた磁気熱量素子に印加される外部磁場を変調しつつ、作業室の両端に高温端と低温端とを生成するように作業室に熱輸送媒体が流される。その結果、作業室の低温端からは冷熱が出力される。   As a conventional technique, for example, there is a magnetic refrigeration apparatus disclosed in Non-Patent Document 1 below. In the apparatus disclosed in Non-Patent Document 1 below, the work chamber is configured to generate a high temperature end and a low temperature end at both ends of the work chamber while modulating the external magnetic field applied to the magnetocaloric element provided in the work chamber. A heat transport medium is caused to flow through. As a result, cold heat is output from the low temperature end of the working chamber.

S.JACOBS et al.,「THE PERFORMANCE OF A LARGE-SCALE ROTARY MAGNETIC REFRIGERATOR」,Fifth IIF-IIR International Conference on Magnetic Refrigeration at Room Temperature,ThermagV,Grenoble,France,17-20 September 2012 p.421-428S.JACOBS et al., `` THE PERFORMANCE OF A LARGE-SCALE ROTARY MAGNETIC REFRIGERATOR '', Fifth IIF-IIR International Conference on Magnetic Refrigeration at Room Temperature, ThermagV, Grenoble, France, 17-20 September 2012 p.421-428

しかしながら、上記非特許文献1には、例えば空調装置等の熱利用システムに磁気ヒートポンプ装置を適用した際の構成に関して詳細には開示されていない。磁気ヒートポンプ装置からの熱出力を利用する場合には、例えば作業室の両端に高温側熱交換器と低温側熱交換器とを接続する。高温側熱交換器では、作業室の高温端から導かれる熱輸送媒体から温熱を放出して温熱を利用することができる。一方、低温側熱交換器では、作業室の低温端から導かれる熱輸送媒体から冷熱を放出して冷熱を利用することができる。   However, the non-patent document 1 does not disclose in detail the configuration when the magnetic heat pump device is applied to a heat utilization system such as an air conditioner. When the heat output from the magnetic heat pump device is used, for example, a high temperature side heat exchanger and a low temperature side heat exchanger are connected to both ends of the working chamber. In the high temperature side heat exchanger, the heat can be used by discharging the heat from the heat transport medium guided from the high temperature end of the working chamber. On the other hand, in the low temperature side heat exchanger, the cold heat can be used by discharging the cold heat from the heat transport medium guided from the low temperature end of the working chamber.

本発明者が、磁気ヒートポンプ装置の作業室の両端に熱交換器を接続し、作業室から熱交換器に導かれる熱輸送媒体が有する熱を利用しようとしたところ、磁気ヒートポンプ装置の成績係数が小さいという問題に直面した。本発明者は、この問題点に関して鋭意検討を行ない、成績係数が小さくなってしまう原因が、熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失にあることを見出した。   The inventor connected a heat exchanger to both ends of the work chamber of the magnetic heat pump device and tried to use the heat of the heat transport medium guided from the work chamber to the heat exchanger. I faced the problem of being small. The inventor has conducted extensive studies on this problem and found that the cause of the decrease in the coefficient of performance is the pressure loss of the heat transport medium in the heat exchanger.

磁気ヒートポンプ装置の作業室には、作業室からの目標熱出力や磁気熱量素子の材料特性等から決まる流量の熱輸送媒体を流す必要がある。作業室に接続された熱交換器に作業室流量の熱輸送媒体を流すと、熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失が極めて大きくなる場合がある。比較的小型の熱交換器を用いると、熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失が大きくなり易い。熱交換器が作業室の低温端に接続する低温側熱交換器である場合には、熱輸送媒体の粘性上昇により、熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失が特に大きくなり易い。   In the work chamber of the magnetic heat pump apparatus, it is necessary to flow a heat transport medium having a flow rate determined by the target heat output from the work chamber, the material characteristics of the magnetocaloric element, and the like. When a heat transport medium having a work chamber flow rate is passed through a heat exchanger connected to the work chamber, the pressure loss of the heat transport medium in the heat exchanger may become extremely large. When a relatively small heat exchanger is used, the pressure loss of the heat transport medium in the heat exchanger tends to increase. When the heat exchanger is a low temperature side heat exchanger connected to the low temperature end of the working chamber, the pressure loss of the heat transport medium in the heat exchanger tends to be particularly large due to the viscosity increase of the heat transport medium.

作業室に流す熱輸送媒体の流量である作業室流量が、熱輸送媒体の目標熱交換器流量よりも大きい場合には、熱交換器に過剰な熱輸送媒体が流れ、熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失が大きくなる。熱交換器における圧力損失の増大は、作業室や熱交換器を含む循環回路に熱輸送媒体を流す装置への入力エネルギーの増加を必要とし、磁気ヒートポンプ装置の成績係数の低下を招く。本発明者は、この熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失の増大が、磁気ヒートポンプ装置の成績係数向上の阻害要因であることを見出した。   When the work chamber flow rate, which is the flow rate of the heat transport medium flowing to the work chamber, is larger than the target heat exchanger flow rate of the heat transport medium, excess heat transport medium flows through the heat exchanger, and the heat transport in the heat exchanger The pressure loss of the medium increases. An increase in pressure loss in a heat exchanger requires an increase in input energy to a device that causes a heat transport medium to flow through a circulation circuit including a work chamber and a heat exchanger, resulting in a decrease in the coefficient of performance of the magnetic heat pump device. The present inventor has found that an increase in the pressure loss of the heat transport medium in this heat exchanger is an impediment to improving the coefficient of performance of the magnetic heat pump apparatus.

ここに開示される技術は、上記点に鑑みてなされたものであり、高い成績係数を実現することが可能な磁気ヒートポンプ装置を提供することを目的とする。   The technology disclosed herein has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a magnetic heat pump device capable of realizing a high coefficient of performance.

上記目的を達成するため、開示される磁気ヒートポンプ装置では、
作業室(11)の高温端(11b)及び低温端(11a)の両端部の間に設けられ、外部磁場の強弱により発熱と吸熱とを生じる磁気熱量素子(12)と、
磁気熱量素子に印加される外部磁場を変調する磁場変調装置(14)と、
高温端と低温端とを生成するように、作業室に磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を流す熱輸送装置(16)と、
熱輸送媒体の冷熱又は温熱を熱交換により放出する熱交換器(24)と、
作業室の両端部のうち一方の端部から熱交換器へ熱輸送媒体を導く往き経路(51)と、熱交換器から上記一方の端部へ熱輸送媒体を導く戻り経路(52)とを有し、上記一方の端部の熱輸送媒体を熱交換器に循環する媒体回路(50)と、
熱輸送装置が作業室に流す熱輸送媒体の流量である作業室流量が、熱交換器における熱輸送媒体の流れ特性に基づいて定まる熱輸送媒体の目標熱交換器流量よりも大きい場合に、目標熱交換器流量と作業室流量との差分の熱輸送媒体を往き経路から除去し、当該差分の熱輸送媒体を戻り経路に補充して、熱交換器に流れる熱輸送媒体の流量を調節する流量調節装置(70、170)と、を備える。
In order to achieve the above object, in the disclosed magnetic heat pump device,
A magnetocaloric element (12) which is provided between both ends of the high temperature end (11b) and the low temperature end (11a) of the working chamber (11) and generates heat and heat absorption by the strength of an external magnetic field;
A magnetic field modulation device (14) for modulating an external magnetic field applied to the magnetocaloric element;
A heat transport device (16) for flowing a heat transport medium that exchanges heat with the magnetocaloric element in the working chamber so as to generate a high temperature end and a low temperature end;
A heat exchanger (24) for releasing cold or hot heat of the heat transport medium by heat exchange;
A forward path (51) for guiding the heat transport medium from one end of the both ends of the work chamber to the heat exchanger, and a return path (52) for guiding the heat transport medium from the heat exchanger to the one end. A medium circuit (50) for circulating the heat transport medium at one end to the heat exchanger;
If the work chamber flow rate, which is the flow rate of the heat transport medium flowing into the work chamber by the heat transport device, is larger than the target heat exchanger flow rate of the heat transport medium determined based on the flow characteristics of the heat transport medium in the heat exchanger, the target A flow rate that adjusts the flow rate of the heat transport medium flowing in the heat exchanger by removing the heat transport medium of the difference between the heat exchanger flow rate and the work chamber flow rate from the forward path and supplementing the return path with the heat transport medium of the difference. And an adjusting device (70, 170).

これによると、作業室流量が目標熱交換器流量よりも大きい場合には、流量調節装置が、目標熱交換器流量と作業室流量との差分の熱輸送媒体を往き経路から除去するとともに、除去した量と同量の熱輸送媒体を戻り経路に補充することができる。したがって、熱交換器に目標熱交換器流量を超える過剰な熱熱輸送媒体が流れることを抑止することができる。これにより、熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失の増大を抑制して、熱輸送装置への入力エネルギーを抑制することができる。このようにして、熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失を抑制することで磁気ヒートポンプ装置の成績係数を向上させ、高い成績係数を実現することができる。   According to this, when the working chamber flow rate is larger than the target heat exchanger flow rate, the flow control device removes the heat transport medium of the difference between the target heat exchanger flow rate and the working chamber flow rate from the outgoing path and removes it. The same amount of heat transport medium can be replenished in the return path. Therefore, it is possible to prevent an excessive heat and heat transport medium that exceeds the target heat exchanger flow rate from flowing through the heat exchanger. Thereby, the increase in the pressure loss of the heat transport medium in the heat exchanger can be suppressed, and the input energy to the heat transport device can be suppressed. In this way, the coefficient of performance of the magnetic heat pump device can be improved by suppressing the pressure loss of the heat transport medium in the heat exchanger, and a high coefficient of performance can be realized.

なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示技術の範囲を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in the parenthesis described in a claim and this clause shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The range of an indication technique is limited It is not a thing.

第1実施形態に係る磁気ヒートポンプ装置を含む熱機器のブロック図である。It is a block diagram of the thermal equipment containing the magnetic heat pump apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態の磁気ヒートポンプ装置を備える車両用空調装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a vehicle air conditioner provided with the magnetic heat pump apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の磁気ヒートポンプ装置の制御系構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system structure of the magnetic heat pump apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態のヒートポンプ制御装置の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action of the heat pump control apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態のヒートポンプ制御装置が制御する弁装置の目標開度特性マップの一例である。It is an example of the target opening degree characteristic map of the valve apparatus which the heat pump control apparatus of 1st Embodiment controls. 第2実施形態のヒートポンプ制御装置の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action of the heat pump control apparatus of 2nd Embodiment. 第2実施形態のヒートポンプ制御装置が制御する弁装置の目標開度特性マップの一例である。It is an example of the target opening characteristic map of the valve apparatus which the heat pump control apparatus of 2nd Embodiment controls. 第3実施形態の磁気ヒートポンプ装置を備える車両用空調装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a vehicle air conditioner provided with the magnetic heat pump apparatus of 3rd Embodiment. 他の実施形態の磁気ヒートポンプ装置を備える車両用空調装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a vehicle air conditioner provided with the magnetic heat pump apparatus of other embodiment. 他の実施形態の磁気ヒートポンプ装置を備える車両用空調装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a vehicle air conditioner provided with the magnetic heat pump apparatus of other embodiment.

以下に、図面を参照しながら開示技術を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the disclosed technology will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those described previously. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination is not particularly troublesome.

(第1実施形態)
図1に示すように、車両用空調装置1は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置2を備える。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置2は、MHP(Magnetic Heat Pump)装置2、または単に磁気ヒートポンプ装置2とも呼ばれる。MHP装置2は、熱磁気サイクル装置を提供する。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the vehicle air conditioner 1 includes a magnetocaloric effect type heat pump device 2. The magnetocaloric effect type heat pump apparatus 2 is also called an MHP (Magnetic Heat Pump) apparatus 2 or simply a magnetic heat pump apparatus 2. The MHP device 2 provides a thermomagnetic cycle device.

この明細書においてヒートポンプ装置の語は広義の意味で使用される。すなわち、ヒートポンプ装置の語には、ヒートポンプ装置によって得られる冷熱を利用する装置と、ヒートポンプ装置によって得られる温熱を利用する装置との両方が含まれる。冷熱を利用する装置は、冷凍サイクル装置とも呼ばれることがある。よって、この明細書においてヒートポンプ装置の語は冷凍サイクル装置を包含する概念として使用される。   In this specification, the term heat pump device is used in a broad sense. That is, the term “heat pump device” includes both a device that uses the cold heat obtained by the heat pump device and a device that uses the heat obtained by the heat pump device. An apparatus using cold heat may be referred to as a refrigeration cycle apparatus. Therefore, in this specification, the term heat pump apparatus is used as a concept including a refrigeration cycle apparatus.

車両用空調装置1は、MHP装置2の高温側に設けられた熱交換器60を有する。熱交換器60は、MHP装置2の高温と、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。熱交換器60は、主として放熱のために用いられる。図示の例では、熱交換器60は、MHP装置2の熱輸送媒体と、空気との熱交換を提供する。熱交換器60は、車両用空調装置1における高温系統機器のひとつである。熱交換器60は、例えば車両の室内に設置され、空調用空気と熱交換することにより空気を温める。熱交換器60は、作業室11からの熱出力のうち高温端からの温熱出力を用いて、被加熱流体である例えば空調用空気を加熱する。熱交換器60は、熱輸送媒体との熱交換により被加熱流体を加熱する高温側熱交換器である。   The vehicle air conditioner 1 has a heat exchanger 60 provided on the high temperature side of the MHP device 2. The heat exchanger 60 provides heat exchange between the high temperature of the MHP device 2 and a medium such as air. The heat exchanger 60 is mainly used for heat dissipation. In the illustrated example, the heat exchanger 60 provides heat exchange between the heat transport medium of the MHP device 2 and air. The heat exchanger 60 is one of high temperature system devices in the vehicle air conditioner 1. The heat exchanger 60 is installed, for example, in a vehicle interior and warms the air by exchanging heat with air for air conditioning. The heat exchanger 60 heats, for example, air for air conditioning, which is a fluid to be heated, using the thermal output from the high temperature end of the thermal output from the work chamber 11. The heat exchanger 60 is a high temperature side heat exchanger that heats the fluid to be heated by heat exchange with the heat transport medium.

車両用空調装置1は、MHP装置2の低温側に設けられた熱交換器24を有する。熱交換器24は、MHP装置2の低温端と、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。熱交換器24は、主として吸熱のために用いられる。図示の例では、熱交換器24は、MHP装置2の熱輸送媒体と、熱源媒体との熱交換を提供する。熱交換器24は、車両用空調装置1における低温系統機器のひとつである。熱交換器24は、例えば車両の外部に設置され、外気と熱交換する。熱交換器24は、作業室11からの熱出力のうち低温端からの冷熱出力を用いて、被冷却流体である例えば外気を冷却する。熱交換器24は、熱輸送媒体との熱交換により被冷却流体を冷却する低温側熱交換器である。   The vehicle air conditioner 1 has a heat exchanger 24 provided on the low temperature side of the MHP device 2. The heat exchanger 24 provides heat exchange between the cold end of the MHP device 2 and a medium such as air. The heat exchanger 24 is mainly used for heat absorption. In the illustrated example, the heat exchanger 24 provides heat exchange between the heat transport medium of the MHP device 2 and the heat source medium. The heat exchanger 24 is one of low temperature system devices in the vehicle air conditioner 1. The heat exchanger 24 is installed outside the vehicle, for example, and exchanges heat with the outside air. The heat exchanger 24 uses, for example, the cold output from the low temperature end of the heat output from the work chamber 11 to cool, for example, the outside air that is the fluid to be cooled. The heat exchanger 24 is a low temperature side heat exchanger that cools the fluid to be cooled by heat exchange with the heat transport medium.

MHP装置2は、MHP装置2を駆動するための回転軸2aを有する。回転軸2aは、動力源5と作動的に連結されている。よって、MHP装置2は、動力源5によって回転駆動される。動力源5は、MHP装置2に回転動力を提供する。動力源5は、MHP装置2の唯一の動力源である。動力源5は、電動機、内燃機関など回転機器によって提供される。動力源の一例は、車両に搭載された電池によって駆動される電動機である。以下、動力源を、モータと呼ぶ場合がある。   The MHP device 2 has a rotating shaft 2 a for driving the MHP device 2. The rotating shaft 2a is operatively connected to the power source 5. Therefore, the MHP device 2 is rotationally driven by the power source 5. The power source 5 provides rotational power to the MHP device 2. The power source 5 is the only power source of the MHP device 2. The power source 5 is provided by a rotating device such as an electric motor or an internal combustion engine. An example of a power source is an electric motor driven by a battery mounted on a vehicle. Hereinafter, the power source may be referred to as a motor.

MHP装置2は、ハウジング6を備える。ハウジング6は回転軸2aを回転可能に支持している。MHP装置2は、ロータ7を備える。ロータ7は、ハウジング6内に回転可能に支持されている。ロータ7は、回転軸2aから直接的にまたは間接的に回転力を受けて、回転する。ロータ7は、動力源5によって回転させられる回転体である。ロータ7は、円筒状の部材である。   The MHP device 2 includes a housing 6. The housing 6 supports the rotating shaft 2a in a rotatable manner. The MHP device 2 includes a rotor 7. The rotor 7 is rotatably supported in the housing 6. The rotor 7 rotates by receiving a rotational force directly or indirectly from the rotation shaft 2a. The rotor 7 is a rotating body that is rotated by the power source 5. The rotor 7 is a cylindrical member.

ロータ7は、熱輸送媒体が流れることができる作業室11を形成する。ひとつの作業室11は、ロータ7の軸方向に沿って延びている。ひとつの作業室11は、ロータ7の軸方向の両方の端面において開口している。ロータ7は、複数の作業室11を備えることができる。複数の作業室11は、ロータ7の回転方向に沿って配列されている。以下、ロータを、容器または素子ベッドと呼ぶ場合がある。   The rotor 7 forms a working chamber 11 through which the heat transport medium can flow. One working chamber 11 extends along the axial direction of the rotor 7. One working chamber 11 is open on both end faces in the axial direction of the rotor 7. The rotor 7 can include a plurality of work chambers 11. The plurality of work chambers 11 are arranged along the rotation direction of the rotor 7. Hereinafter, the rotor may be referred to as a container or an element bed.

ロータ7は、磁気熱量素子12を備える。磁気熱量素子12は、MCE(Magneto-Caloric Effect)素子12とも呼ばれる。MHP装置2は、MCE素子12の磁気熱量効果を利用する。MHP装置2は、MCE素子12によって低温端と高温端とを生成する。MCE素子12は、低温端と高温端との間に設けられている。図示の例では、図中の右側が低温端であり、図中の左端が高温端である。   The rotor 7 includes a magnetocaloric element 12. The magnetocaloric element 12 is also called an MCE (Magneto-Caloric Effect) element 12. The MHP device 2 uses the magnetocaloric effect of the MCE element 12. The MHP device 2 generates a low temperature end and a high temperature end by the MCE element 12. The MCE element 12 is provided between the low temperature end and the high temperature end. In the illustrated example, the right side in the figure is the low temperature end, and the left end in the figure is the high temperature end.

MCE素子12は、作業室11内に、熱輸送媒体と熱交換するように配置されている。MCE素子12は、ロータ7に固定され、保持されている。MCE素子12は、熱輸送媒体の流れ方向に沿って配置されている。MCE素子12は、ロータ7の軸方向に沿って細長く延在している。ロータ7は、複数のMCE素子12を備えることができる。複数のMCE素子12は、ロータ7の回転方向に沿って互いに離れて配置されている。   The MCE element 12 is disposed in the work chamber 11 so as to exchange heat with the heat transport medium. The MCE element 12 is fixed and held on the rotor 7. The MCE element 12 is arranged along the flow direction of the heat transport medium. The MCE element 12 is elongated along the axial direction of the rotor 7. The rotor 7 can include a plurality of MCE elements 12. The plurality of MCE elements 12 are arranged away from each other along the rotation direction of the rotor 7.

MCE素子12は、外部磁場の印加により発熱し、外部磁場の除去により吸熱する。MCE素子12は、外部磁場が印加されることによって電子スピンが磁場方向に揃うと、磁気エントロピーが減少し、熱を放出する。また、MCE素子12は、外部磁場が除去されることによって電子スピンが乱雑になると、磁気エントロピーが増加し、熱を吸収する。MCE素子12は、常温域において高い磁気熱量効果を発揮する磁性体によって作られている。例えば、ガドリウム系材料、またはランタン−鉄−シリコン化合物を用いることができる。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物を用いることができる。MCE素子12には、外部磁場の印加により吸熱し、外部磁場の除去により発熱する素子を利用してもよい。   The MCE element 12 generates heat when an external magnetic field is applied, and absorbs heat when the external magnetic field is removed. When an external magnetic field is applied to the MCE element 12 and the electron spins are aligned in the direction of the magnetic field, the magnetic entropy decreases and releases heat. Further, the MCE element 12 increases the magnetic entropy and absorbs heat when the electron spin becomes disordered by removing the external magnetic field. The MCE element 12 is made of a magnetic material that exhibits a high magnetocaloric effect in a normal temperature range. For example, a gadolinium-based material or a lanthanum-iron-silicon compound can be used. Also, a mixture of manganese, iron, phosphorus and germanium can be used. As the MCE element 12, an element that absorbs heat by applying an external magnetic field and generates heat by removing the external magnetic field may be used.

MHP装置2は、ロータ7と対向して配置されたステータ8を有する。ステータ8は、ハウジング6の一部によって提供されている。ステータ8は、ロータ7の径方向内側および/または径方向外側に配置され、ロータ7と径方向に関して対向する部位を有する。これら径方向に関して対向する部位は、磁場変調装置を提供するために利用される。ステータ8は、ロータ7の軸方向一端および/または軸方向他端に配置され、ロータ7と軸方向に関して対向する部位を有する。これら軸方向に対向する部位は、熱輸送装置、具体的には流路切換機構を提供するために利用される。   The MHP device 2 includes a stator 8 that is disposed to face the rotor 7. The stator 8 is provided by a part of the housing 6. The stator 8 is disposed on the radially inner side and / or radially outer side of the rotor 7 and has a portion facing the rotor 7 with respect to the radial direction. These regions facing each other in the radial direction are used for providing a magnetic field modulation device. The stator 8 is disposed at one axial end and / or the other axial end of the rotor 7 and has a portion facing the rotor 7 in the axial direction. These axially opposed portions are used to provide a heat transport device, specifically, a flow path switching mechanism.

MHP装置2は、MCE素子12をAMR(Active Magnetic Refrigeration)サイクルの素子として機能させるための磁場変調装置14と熱輸送装置16とを備える。磁場変調装置14は、ロータ7と、ステータ8とによって提供される。磁場変調装置14は、ステータ8に対するロータ7の相対的な回転運動によって磁場を周期的に増減させる。磁場変調装置14は、回転軸2aに与えられる回転動力によって駆動される。熱輸送装置16は、ポンプ17と、流路切換機構18とを有する。流路切換機構18は、ロータ7と、ステータ8とによって提供される。流路切換機構18は、ステータ8に対するロータ7の相対的な回転運動によって機能する。流路切換機構18は、熱輸送媒体の流路に対する作業室11の接続状態を切換えることにより、作業室11およびMCE素子12に対する熱輸送媒体の流れ方向を反転するように切換える。   The MHP device 2 includes a magnetic field modulation device 14 and a heat transport device 16 for causing the MCE element 12 to function as an element of an AMR (Active Magnetic Refrigeration) cycle. The magnetic field modulation device 14 is provided by the rotor 7 and the stator 8. The magnetic field modulation device 14 periodically increases or decreases the magnetic field by the relative rotational movement of the rotor 7 with respect to the stator 8. The magnetic field modulator 14 is driven by the rotational power given to the rotary shaft 2a. The heat transport device 16 includes a pump 17 and a flow path switching mechanism 18. The flow path switching mechanism 18 is provided by the rotor 7 and the stator 8. The flow path switching mechanism 18 functions by the relative rotational movement of the rotor 7 with respect to the stator 8. The flow path switching mechanism 18 switches the flow direction of the heat transport medium with respect to the work chamber 11 and the MCE element 12 by switching the connection state of the work chamber 11 to the heat transport medium flow path.

磁場変調装置14は、MCE素子12に外部磁場を与えるとともに、その外部磁場の強さを増減させる。磁場変調装置14は、MCE素子12を強い磁界内に置く励磁状態と、MCE素子12を弱い磁界内またはゼロ磁界内に置く消磁状態とを周期的に切換える。磁場変調装置14は、MCE素子12が強い外部磁場の中に置かれる励磁期間、およびMCE素子12が励磁期間より弱い外部磁場の中に置かれる消磁期間を周期的に繰り返すように外部磁場を変調する。磁場変調装置14は、後述する熱輸送媒体の往復的な流れに同期して、MCE素子12への磁場の印加と除去とを繰り返す。磁場変調装置14は、外部磁場を生成するための磁力源13、例えば永久磁石、または電磁石を備える。   The magnetic field modulator 14 applies an external magnetic field to the MCE element 12 and increases or decreases the strength of the external magnetic field. The magnetic field modulator 14 periodically switches between an excitation state in which the MCE element 12 is placed in a strong magnetic field and a demagnetization state in which the MCE element 12 is placed in a weak magnetic field or a zero magnetic field. The magnetic field modulator 14 modulates the external magnetic field so as to periodically repeat the excitation period in which the MCE element 12 is placed in a strong external magnetic field and the demagnetization period in which the MCE element 12 is placed in an external magnetic field weaker than the excitation period. To do. The magnetic field modulation device 14 repeats application and removal of the magnetic field to the MCE element 12 in synchronization with a reciprocating flow of a heat transport medium described later. The magnetic field modulation device 14 includes a magnetic source 13 for generating an external magnetic field, for example, a permanent magnet or an electromagnet.

具体的には、磁場変調装置14は、ひとつの作業室11およびMCE素子12を第1位置と第2位置とに交互に位置付ける。磁場変調装置14は、第1位置にあるMCE素子12を強い磁場の中に位置付ける。磁場変調装置14は、第2位置にあるMCE素子12を弱い磁場またはゼロ磁場の中に位置付ける。   Specifically, the magnetic field modulation device 14 positions one work chamber 11 and the MCE element 12 alternately at the first position and the second position. The magnetic field modulator 14 positions the MCE element 12 at the first position in a strong magnetic field. The magnetic field modulator 14 positions the MCE element 12 at the second position in a weak magnetic field or a zero magnetic field.

磁場変調装置14は、MCE素子12に沿って第1方向に熱輸送媒体が流れるときに、MCE素子12が強い磁場の中に位置付けられるように、MCE素子12を第1位置に位置付ける。第1方向は、低温端から高温端に向かう方向である。磁場変調装置14は、作業室11の一端がポンプ17の吸入口に連通し、作業室11の他端がポンプ17の吐出口に連通するときに、その作業室11の中のMCE素子12が強い磁場の中に置かれるようにMCE素子12を第1位置に位置付ける。   The magnetic field modulator 14 positions the MCE element 12 in the first position so that the MCE element 12 is positioned in a strong magnetic field when the heat transport medium flows along the MCE element 12 in the first direction. The first direction is a direction from the low temperature end toward the high temperature end. The magnetic field modulator 14 is configured such that when one end of the work chamber 11 communicates with the suction port of the pump 17 and the other end of the work chamber 11 communicates with the discharge port of the pump 17, the MCE element 12 in the work chamber 11 The MCE element 12 is positioned at the first position so as to be placed in a strong magnetic field.

磁場変調装置14は、MCE素子12に沿って第1方向とは反対の第2方向に熱輸送媒体が流れるときに、MCE素子12が弱い磁場またはゼロ磁場の中に位置付けられるように、MCE素子12を第2位置に位置付ける。第2方向は、高温端から低温端に向かう方向である。磁場変調装置14は、作業室11の一端がポンプ17の吐出口に連通し、作業室11の他端がポンプ17の吸入口に連通するときに、MCE素子12が弱い磁場またはゼロ磁場の中に置かれるようにMCE素子12を第2位置に位置付ける。   The magnetic field modulator 14 is configured so that the MCE element 12 is positioned in the weak magnetic field or the zero magnetic field when the heat transport medium flows along the MCE element 12 in the second direction opposite to the first direction. Position 12 in the second position. The second direction is a direction from the high temperature end toward the low temperature end. The magnetic field modulator 14 is configured so that the MCE element 12 is in a weak magnetic field or a zero magnetic field when one end of the working chamber 11 communicates with the discharge port of the pump 17 and the other end of the working chamber 11 communicates with the suction port of the pump 17. Position the MCE element 12 in the second position.

熱輸送装置16は、MCE素子12が放熱または吸熱する熱を輸送するための熱輸送媒体と、この熱輸送媒体を流すための流体機器とを備える。熱輸送装置16は、MCE素子12と熱交換する熱輸送媒体をMCE素子12に沿って流す装置である。熱輸送装置16は、MCE素子12に沿って熱輸送媒体を往復的に流す。熱輸送装置16は、磁場変調装置14による外部磁場の変化に同期して、熱輸送媒体の往復的な流れを発生させる。熱輸送装置16は、磁場変調装置14による磁場の増減に同期して熱輸送媒体の流れ方向を切換える。   The heat transport device 16 includes a heat transport medium for transporting heat that the MCE element 12 radiates or absorbs heat, and a fluid device for flowing the heat transport medium. The heat transport device 16 is a device that flows a heat transport medium that exchanges heat with the MCE element 12 along the MCE element 12. The heat transport device 16 reciprocates the heat transport medium along the MCE element 12. The heat transport device 16 generates a reciprocating flow of the heat transport medium in synchronization with a change in the external magnetic field by the magnetic field modulation device 14. The heat transport device 16 switches the flow direction of the heat transport medium in synchronization with the increase or decrease of the magnetic field by the magnetic field modulation device 14.

MCE素子12と熱交換する熱輸送媒体は一次媒体と呼ばれる。一次媒体は、不凍液、水、油などの流体によって提供することができる。熱輸送装置16は、熱輸送媒体を流すためのポンプ17を備える。ポンプ17は、一方向に熱輸送媒体を流す一方向ポンプである。ポンプ17は、熱輸送媒体を吸入する吸入口と、熱輸送媒体を吐出する吐出口とを有する。ポンプ17は、熱輸送媒体の環状の流れ経路の上に配置されている。ポンプ17は、環状の流れ経路の中に熱輸送媒体の一方向の流れを生じさせる。ポンプ17は、回転軸2aによって駆動される。ポンプ17は、例えば容積型ポンプである。   The heat transport medium that exchanges heat with the MCE element 12 is called a primary medium. The primary medium can be provided by a fluid such as antifreeze, water, oil. The heat transport device 16 includes a pump 17 for flowing a heat transport medium. The pump 17 is a one-way pump that causes a heat transport medium to flow in one direction. The pump 17 has a suction port for sucking in the heat transport medium and a discharge port for discharging the heat transport medium. The pump 17 is arranged on the annular flow path of the heat transport medium. The pump 17 creates a unidirectional flow of the heat transport medium in the annular flow path. The pump 17 is driven by the rotating shaft 2a. The pump 17 is, for example, a positive displacement pump.

熱輸送装置16は、流路切換機構18を備える。流路切換機構18は、ひとつの作業室11およびひとつのMCE素子12に関する熱輸送媒体の流れ方向を反転させるように、作業室11に対して熱輸送媒体の流路を切換える。言い換えると、流路切換機構18は、一方向型のポンプ17によって生成される熱輸送媒体の一方向の流れの中における作業室11の配置を流れ方向に関して反転させる。流路切換機構18は、ポンプ17を含む環状の流路の中における往路と復路とにひとつの作業室11を交互に位置付ける。流路切換機構18は、ひとつの作業室11およびひとつのMCE素子12と、ポンプ17を含む環状の流路との接続関係を少なくとも2つの状態に切換える。第1の状態は、作業室11の一端がポンプ17の吸入口に連通し、作業室11の他端がポンプ17の吐出口に連通した状態である。第2の状態は、作業室11の一端がポンプ17の吐出口に連通し、作業室11の他端がポンプ17の吸入口に連通した状態である。   The heat transport device 16 includes a flow path switching mechanism 18. The flow path switching mechanism 18 switches the flow path of the heat transport medium with respect to the work chamber 11 so as to reverse the flow direction of the heat transport medium with respect to one work chamber 11 and one MCE element 12. In other words, the flow path switching mechanism 18 reverses the arrangement of the working chamber 11 in the unidirectional flow of the heat transport medium generated by the unidirectional pump 17 with respect to the flow direction. The flow path switching mechanism 18 positions one work chamber 11 alternately on the forward path and the return path in the annular flow path including the pump 17. The flow path switching mechanism 18 switches the connection relationship between one work chamber 11 and one MCE element 12 and the annular flow path including the pump 17 to at least two states. The first state is a state where one end of the working chamber 11 communicates with the suction port of the pump 17 and the other end of the working chamber 11 communicates with the discharge port of the pump 17. The second state is a state where one end of the work chamber 11 communicates with the discharge port of the pump 17 and the other end of the work chamber 11 communicates with the suction port of the pump 17.

具体的には、流路切換機構18は、ひとつの作業室11およびMCE素子12を第1位置と第2位置とに交互に位置付ける。流路切換機構18は、第1位置にあるMCE素子12に沿って第1方向に熱輸送媒体を流すように、そのMCE素子12を収容する作業室11を流れ経路に連通させる。流路切換機構18は、第2位置にあるMCE素子12に沿って第1方向とは反対の第2方向に熱輸送媒体を流すように、そのMCE素子12を収容する作業室11を流れ経路に連通させる。流路切換機構18は、MCE素子12に対して熱輸送媒体を往復的に流すように、ポンプ17を含む熱輸送媒体の流れ経路と、MCE素子12、すなわち作業室11との接続状態を切換える。   Specifically, the flow path switching mechanism 18 positions one work chamber 11 and the MCE element 12 alternately at the first position and the second position. The flow path switching mechanism 18 communicates the working chamber 11 containing the MCE element 12 with the flow path so that the heat transport medium flows in the first direction along the MCE element 12 at the first position. The flow path switching mechanism 18 flows through the working chamber 11 that houses the MCE element 12 so that the heat transport medium flows in the second direction opposite to the first direction along the MCE element 12 in the second position. Communicate with. The flow path switching mechanism 18 switches the connection state between the flow path of the heat transport medium including the pump 17 and the MCE element 12, that is, the working chamber 11 so that the heat transport medium flows reciprocally to the MCE element 12. .

流路切換機構18は、ひとつのMCE素子12が第1位置にあるときに、そのMCE素子12に沿って第1方向に熱輸送媒体が流れるように、そのMCE素子12を収容する作業室11と流路とを接続する。流路切換機構18は、ひとつのMCE素子12が第1位置にあるときに、そのMCE素子12を収容する作業室11の一端とポンプ17の吸入口とを連通し、他端とポンプ17の吐出口とを連通する。   The flow path switching mechanism 18 has a work chamber 11 that houses the MCE element 12 so that when one MCE element 12 is in the first position, the heat transport medium flows in the first direction along the MCE element 12. And the flow path are connected. When one MCE element 12 is in the first position, the flow path switching mechanism 18 communicates one end of the working chamber 11 that accommodates the MCE element 12 and the suction port of the pump 17, and the other end of the pump 17. It communicates with the discharge port.

流路切換機構18は、ひとつのMCE素子12が第2位置にあるときに、そのMCE素子12に沿って第1方向とは反対の第2方向に熱輸送媒体が流れるように、そのMCE素子12を収容する作業室11と流路とを接続する。流路切換機構18は、ひとつのMCE素子12が第2位置にあるときに、そのMCE素子12を収容する作業室11の一端とポンプ17の吐出口とを連通し、他端とポンプ17の吸入口とを連通する。   The flow path switching mechanism 18 is configured so that when one MCE element 12 is in the second position, the MCE element 12 flows along the MCE element 12 in the second direction opposite to the first direction. 12 is connected to the flow path. When one MCE element 12 is in the second position, the flow path switching mechanism 18 communicates one end of the working chamber 11 that accommodates the MCE element 12 with the discharge port of the pump 17, and the other end of the pump 17. Communicate with the inlet.

MHP装置2は、熱交換器60から熱輸送媒体を受け入れる高温側入口16aを有する。高温側入口16aはポンプ17の吸入口に連通可能である。MHP装置2は、熱交換器60へ向けて熱輸送媒体を供給する高温側出口16bを有する。高温側出口16bは、第1位置にある作業室11の一端に連通可能である。MHP装置2は、熱交換器24から熱輸送媒体を受け入れる低温側入口16cを有する。低温側入口16cは、第1位置にある作業室11の他端に連通可能である。MHP装置2は、熱交換器24へ向けて熱輸送媒体を供給する低温側出口16dを有する。低温側出口16dは、第2位置にある作業室11の他端に連通可能である。第2位置にある作業室11の一端はポンプ17の吐出口と連通可能である。   The MHP device 2 has a high temperature side inlet 16 a that receives a heat transport medium from the heat exchanger 60. The high temperature side inlet 16 a can communicate with the suction port of the pump 17. The MHP device 2 has a high temperature side outlet 16 b that supplies a heat transport medium toward the heat exchanger 60. The high temperature side outlet 16b can communicate with one end of the work chamber 11 in the first position. The MHP device 2 has a low temperature side inlet 16 c that receives a heat transport medium from the heat exchanger 24. The low temperature side inlet 16c can communicate with the other end of the work chamber 11 in the first position. The MHP device 2 has a low temperature side outlet 16 d that supplies a heat transport medium toward the heat exchanger 24. The low temperature side outlet 16d can communicate with the other end of the work chamber 11 in the second position. One end of the working chamber 11 in the second position can communicate with the discharge port of the pump 17.

ロータ7は、MCE素子12を保持するための素子ベッドとも呼ばれる。この実施形態では、MCE素子12を収容する作業室11を形成する素子ベッドが回転軸2aと作動的に連結されている。流路切換機構18と磁場変調装置14との両方に関連するMCE素子12を含む素子ベッドが回転軸2aによって移動する。よって効率的な駆動が可能である。   The rotor 7 is also called an element bed for holding the MCE element 12. In this embodiment, the element bed which forms the working chamber 11 which accommodates the MCE element 12 is operatively connected to the rotating shaft 2a. The element bed including the MCE element 12 related to both the flow path switching mechanism 18 and the magnetic field modulator 14 is moved by the rotating shaft 2a. Therefore, efficient driving is possible.

ポンプ17、流路切換機構18、および磁場変調装置14は、共通のハウジング6の中に収容されている。この構成によると、ポンプ17を流路切換機構18の近傍に設置することができる。このため、長い配管を要することなくポンプ17と流路切換機構18とが接続される。この結果、ポンプ17を含む流れ経路の分岐があっても、熱輸送媒体の流れの差を抑制することができる。この構成では、ホースなどの配管を用いることなくハウジング6内の流路を利用できる。よって、分岐した流れ経路の間において、配管に起因する熱輸送媒体の流れの差が抑制される。   The pump 17, the flow path switching mechanism 18, and the magnetic field modulation device 14 are accommodated in a common housing 6. According to this configuration, the pump 17 can be installed in the vicinity of the flow path switching mechanism 18. For this reason, the pump 17 and the flow path switching mechanism 18 are connected without requiring a long pipe. As a result, even if there is a branch in the flow path including the pump 17, the difference in the flow of the heat transport medium can be suppressed. In this configuration, the flow path in the housing 6 can be used without using a pipe such as a hose. Therefore, the difference in the flow of the heat transport medium due to the piping is suppressed between the branched flow paths.

回転軸2aとロータ7との間には、変速機構9が配置されている。変速機構9は、例えば遊星歯車機構によって提供される。変速機構9は、ポンプ17のボディとステータ8との間に配置されている。変速機構9は、ポンプ17の回転数が、流路切換機構18および磁場変調装置14の回転数より高くなるように回転軸2aから伝達される回転数を調節する。この構成によると、ポンプ17の回転数が、流路切換機構18および磁場変調装置14の回転数より高くなる。これにより、高回転型のポンプ17を利用することができる。ポンプ17が高い回転数で回転することにより、ポンプ17の流量の増加、および/または小型のポンプ17の利用が可能となる。   A transmission mechanism 9 is disposed between the rotary shaft 2a and the rotor 7. The transmission mechanism 9 is provided by, for example, a planetary gear mechanism. The transmission mechanism 9 is disposed between the body of the pump 17 and the stator 8. The speed change mechanism 9 adjusts the rotation speed transmitted from the rotary shaft 2a so that the rotation speed of the pump 17 is higher than the rotation speed of the flow path switching mechanism 18 and the magnetic field modulation device 14. According to this configuration, the rotational speed of the pump 17 is higher than the rotational speeds of the flow path switching mechanism 18 and the magnetic field modulation device 14. Thereby, the high rotation type pump 17 can be utilized. When the pump 17 rotates at a high rotational speed, the flow rate of the pump 17 can be increased and / or the small pump 17 can be used.

車両用空調装置1は、車両に搭載され、車両の乗員室の温度を調節する。2つの熱交換器60、24は、車両用空調装置1の一部を提供する。熱交換器60は、熱交換器24より高温になる高温側熱交換器60である。熱交換器24は、熱交換器60より低温になる低温側熱交換器24である。車両用空調装置1は、高温側熱交換器60、および/または低温側熱交換器24を室内空調のために利用するための空調ダクトおよび送風機などの空気系機器を備える。   The vehicle air conditioner 1 is mounted on a vehicle and adjusts the temperature of the passenger compartment of the vehicle. The two heat exchangers 60 and 24 provide a part of the vehicle air conditioner 1. The heat exchanger 60 is a high temperature side heat exchanger 60 that is hotter than the heat exchanger 24. The heat exchanger 24 is a low temperature side heat exchanger 24 that is cooler than the heat exchanger 60. The vehicle air conditioner 1 includes air system equipment such as an air conditioning duct and a blower for using the high temperature side heat exchanger 60 and / or the low temperature side heat exchanger 24 for indoor air conditioning.

車両用空調装置1は、冷房装置または暖房装置として利用される。車両用空調装置1は、室内に供給される空気を冷却する冷却器と、冷却器によって冷却された空気を加熱する加熱器とを備えることができる。MHP装置2は、車両用空調装置1における冷熱供給源、または温熱供給源として利用される。すなわち、高温側熱交換器60は上記加熱器として用いることができる。また、低温側熱交換器24は上記冷却器として用いることができる。   The vehicle air conditioner 1 is used as a cooling device or a heating device. The vehicle air conditioner 1 can include a cooler that cools air supplied to the room and a heater that heats the air cooled by the cooler. The MHP device 2 is used as a cold source or a hot source in the vehicle air conditioner 1. That is, the high temperature side heat exchanger 60 can be used as the heater. The low temperature side heat exchanger 24 can be used as the cooler.

MHP装置2が温熱供給源として利用される場合、高温側熱交換器60を通過した空気は車両の室内に供給され、暖房のために利用される。このとき、低温側熱交換器24を通過した空気は車両の室外に排出される。熱交換器60は、室内熱交換器とも呼ばれる。熱交換器24は、室外熱交換器とも呼ばれる。   When the MHP device 2 is used as a heat supply source, the air that has passed through the high temperature side heat exchanger 60 is supplied to the interior of the vehicle and used for heating. At this time, the air that has passed through the low temperature side heat exchanger 24 is discharged outside the vehicle. The heat exchanger 60 is also called an indoor heat exchanger. The heat exchanger 24 is also called an outdoor heat exchanger.

MHP装置2が冷熱供給源として利用される場合、低温側熱交換器24を通過した空気は車両の室内に供給され、冷房のために利用される。このとき、高温側熱交換器60を通過した空気は車両の室外に排出される。熱交換器24は、室内熱交換器とも呼ばれる。熱交換器60は、室外熱交換器とも呼ばれる。   When the MHP device 2 is used as a cold supply source, the air that has passed through the low temperature side heat exchanger 24 is supplied to the vehicle interior and is used for cooling. At this time, the air that has passed through the high temperature side heat exchanger 60 is discharged outside the vehicle. The heat exchanger 24 is also called an indoor heat exchanger. The heat exchanger 60 is also called an outdoor heat exchanger.

MHP装置2は、除湿装置として利用されることもある。この場合、低温側熱交換器24を通過した空気は、その後に、高温側熱交換器60を通過し、室内に供給される。MHP装置2は、冬期においても、夏期においても、温熱供給源として利用される。   The MHP device 2 may be used as a dehumidifying device. In this case, the air that has passed through the low temperature side heat exchanger 24 then passes through the high temperature side heat exchanger 60 and is supplied indoors. The MHP device 2 is used as a heat supply source both in winter and in summer.

図2に示す車両用空調装置1は、例えば、エンジンとしての電動機から車両走行用の駆動力を得る車両に搭載される空調装置である。   The vehicle air conditioner 1 shown in FIG. 2 is an air conditioner mounted on a vehicle that obtains driving force for vehicle travel from an electric motor as an engine, for example.

車両用空調装置1は、エンジンルーム内に配置されるMHP装置2、および、車室内に配置される室内空調ユニット20を備えている。車両用空調装置1は、MHP装置2の外部に熱輸送媒体を流すことが可能な熱輸送媒体回路を有している。以下、熱輸送媒体を冷媒と呼ぶことがある。また、熱輸送媒体回路を冷媒回路または媒体回路と呼ぶ場合がある。車両用空調装置1は、車室内を冷房する冷房モード、車室内を暖房する暖房モード、車室内の暖房時等に除湿を行う除湿モードの冷媒回路を切替え可能に構成されており、車室内の冷房、暖房、除湿を行うことができる。   The vehicle air conditioner 1 includes an MHP device 2 disposed in an engine room and an indoor air conditioning unit 20 disposed in a vehicle interior. The vehicle air conditioner 1 has a heat transport medium circuit capable of flowing a heat transport medium outside the MHP device 2. Hereinafter, the heat transport medium may be referred to as a refrigerant. Further, the heat transport medium circuit may be referred to as a refrigerant circuit or a medium circuit. The vehicle air conditioner 1 is configured to be able to switch between a cooling mode for cooling the passenger compartment, a heating mode for heating the passenger compartment, and a dehumidifying mode refrigerant circuit for dehumidifying when the passenger compartment is heated. Cooling, heating and dehumidification can be performed.

図2では、車両用空調装置1が車室内を冷房する冷房モードに設定されたときの構成を模式的に示している。以下の説明では、高温側の熱交換器60を室外熱交換器60と呼ぶ場合がある。また、低温側の熱交換器24を室内熱交換器24または冷却用熱交換器24と呼ぶ場合がある。室内熱交換器24は、本実施形態において熱輸送媒体の冷熱を熱交換により放出する熱交換器に相当する。   FIG. 2 schematically shows a configuration when the vehicle air conditioner 1 is set to a cooling mode for cooling the passenger compartment. In the following description, the heat exchanger 60 on the high temperature side may be referred to as the outdoor heat exchanger 60. In addition, the low temperature side heat exchanger 24 may be referred to as an indoor heat exchanger 24 or a cooling heat exchanger 24. The indoor heat exchanger 24 corresponds to a heat exchanger that releases the cold heat of the heat transport medium by heat exchange in the present embodiment.

なお、図1に示すMHP装置2は、磁場変調装置14と熱輸送装置16とを共通の動力源5によって駆動する装置であったが、MHP装置2はこれに限定されるものではない。例えば、図2に示すように、ポンプ17を、磁場変調装置14や流路切換機構18を含む磁気ヒートポンプユニットとは別に設けてもよい。このように、ポンプ17を駆動する動力源と、磁場変調装置14および流路切換機構18を駆動する動力源とを、別々に設けてもよい。   The MHP device 2 shown in FIG. 1 is a device that drives the magnetic field modulation device 14 and the heat transport device 16 with the common power source 5, but the MHP device 2 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 2, the pump 17 may be provided separately from the magnetic heat pump unit including the magnetic field modulator 14 and the flow path switching mechanism 18. As described above, the power source for driving the pump 17 and the power source for driving the magnetic field modulator 14 and the flow path switching mechanism 18 may be provided separately.

図2に示す室内空調ユニット20は、例えば、車室内最前部のインストルメントパネルの内側に配置されている。室内空調ユニット20は、その外殻を形成する空調ケース21内に送風機23、冷却用熱交換器24、加熱用熱交換器等を収容したものである。   The indoor air conditioning unit 20 illustrated in FIG. 2 is disposed, for example, inside the instrument panel at the foremost part of the vehicle interior. The indoor air conditioning unit 20 includes a blower 23, a cooling heat exchanger 24, a heating heat exchanger, and the like in an air conditioning case 21 that forms an outer shell thereof.

空調ケース21は、車室内に送風される送風空気の通風路を内部に形成している。空調ケース21は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂、例えば、ポリプロピレン樹脂にて成形されている。空調ケース21内の送風空気流れ最上流側には、車室内空気である内気と車室外空気である外気とを切替導入する内外気切替箱が配置されている。内外気切替箱は空調制御装置100から出力される指令により内気と外気との導入割合を調節する。   The air conditioning case 21 forms a ventilation path for the blown air blown into the vehicle interior. The air conditioning case 21 is molded of a resin having a certain degree of elasticity and excellent in strength, for example, a polypropylene resin. On the most upstream side of the blast air flow in the air conditioning case 21, an inside / outside air switching box for switching and introducing the inside air as the cabin air and the outside air as the cabin outside air is arranged. The inside / outside air switching box adjusts the introduction ratio of inside air and outside air according to a command output from the air conditioning control device 100.

内外気切替箱の空気流れ下流側には、内外気切替箱を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機23が配置されている。送風機23は、例えば遠心多翼ファンの一例であるシロッコファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機23は、車室内へ吹き出す風を送る室内ブロワである。送風機23は、空調制御装置100から出力される制御電圧指令によって回転数が制御される。送風機23は、空調制御装置100から出力される制御電圧指令によって送風量が制御される。以下、送風機23を室内ブロワと呼ぶ場合がある。   On the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching box, a blower 23 is disposed to blow the air sucked through the inside / outside air switching box toward the vehicle interior. The blower 23 is an electric blower that drives a sirocco fan, which is an example of a centrifugal multiblade fan, with an electric motor. The blower 23 is an indoor blower that sends wind blown into the vehicle interior. The rotation speed of the blower 23 is controlled by a control voltage command output from the air conditioning control device 100. The blower 23 is controlled in the amount of blown air by a control voltage command output from the air conditioning controller 100. Hereinafter, the blower 23 may be referred to as an indoor blower.

空調ケース21内の通風路において送風機23の空気流れ下流側には、通風路を流れる空気を冷却するための冷却用熱交換器24が配置されている。さらに、冷却用熱交換器24の空気流れ下流側には、冷却用熱交換器24通過後の空気を加熱するための加熱用熱交換器が配置されている。   A cooling heat exchanger 24 for cooling the air flowing through the ventilation path is disposed on the downstream side of the air flow of the blower 23 in the ventilation path in the air conditioning case 21. Further, a heating heat exchanger for heating the air that has passed through the cooling heat exchanger 24 is disposed on the downstream side of the air flow of the cooling heat exchanger 24.

空調ケース21内には、加熱用熱交換器をバイパスして送風空気を流すことが可能なバイパス通路が形成されている。空調ケース21内の冷却用熱交換器24よりも空気流れ下流側の通風路には、加熱用熱交換器の空気流れ上流側に、エアミックスドア27が配設されている。エアミックスドア27は、加熱用熱交換器を通過する送風空気の風量と、バイパス通路を通過する送風空気の風量との風量割合を調節する。エアミックスドア27の配設位置は、加熱用熱交換器の空気流れ上流側に限定されない。エアミックスドア27の配設位置は、加熱用熱交換器の空気流れ下流側であってもよい。   In the air conditioning case 21, a bypass passage is formed through which the blown air can flow while bypassing the heat exchanger for heating. An air mix door 27 is disposed on the air flow upstream side of the heating heat exchanger in the air flow path downstream of the cooling heat exchanger 24 in the air conditioning case 21. The air mix door 27 adjusts the air volume ratio between the air volume of the blown air passing through the heat exchanger for heating and the air volume of the blown air passing through the bypass passage. The arrangement position of the air mix door 27 is not limited to the upstream side of the air flow of the heat exchanger for heating. The arrangement position of the air mix door 27 may be on the air flow downstream side of the heat exchanger for heating.

空調ケース21内には、加熱用熱交換器を通過後の空気、および、バイパス通路を通過後の空気を混合させる混合空間が形成されている。空調ケース21の送風空気流れ最下流部には、この混合空間から空調対象空間である車室内へ温度調整された送風空気を吹き出す複数の吹出口が形成されている。複数の吹出口は、例えば、フェイス吹出口、フット吹出口、デフロスタ吹出口である。各吹出口の空気流れ上流側には、吹出口の開口面積を調整するドアが配置されて、吹出モード設定装置を構成している。吹出モード設定装置28は、空調制御装置100から出力される指令により吹出モードを設定する。   In the air conditioning case 21, a mixed space is formed in which the air after passing through the heat exchanger for heating and the air after passing through the bypass passage are mixed. A plurality of air outlets that blow out the air whose temperature is adjusted from the mixed space to the vehicle interior that is the air-conditioning target space are formed in the most downstream portion of the air flow of the air conditioning case 21. The plurality of air outlets are, for example, a face air outlet, a foot air outlet, and a defroster air outlet. On the upstream side of the air flow of each outlet, a door for adjusting the opening area of the outlet is arranged to constitute an outlet mode setting device. The blowing mode setting device 28 sets the blowing mode according to a command output from the air conditioning control device 100.

車両用空調装置1は、高温側冷媒回路40および低温側冷媒回路50を備えている。高温側冷媒回路40は、MHP装置2の高温側出口16bから吐出された冷媒を、室外熱交換器60の冷媒流入口60aに導く共に、室外熱交換器60の冷媒流出口60bから流出した冷媒を高温側入口16aに戻す冷媒循環回路である。室外熱交換器60は、エンジンルーム内に配置されて、その内部を流通する冷媒と外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器60には、熱交換部への外気の流通量を調節する室外ファン63が併設されている。   The vehicle air conditioner 1 includes a high temperature side refrigerant circuit 40 and a low temperature side refrigerant circuit 50. The high temperature side refrigerant circuit 40 guides the refrigerant discharged from the high temperature side outlet 16b of the MHP device 2 to the refrigerant inlet 60a of the outdoor heat exchanger 60 and flows out of the refrigerant outlet 60b of the outdoor heat exchanger 60. Is a refrigerant circulation circuit for returning to the high temperature side inlet 16a. The outdoor heat exchanger 60 is a heat exchanger that is arranged in the engine room and exchanges heat between the refrigerant flowing inside and the outside air. The outdoor heat exchanger 60 is provided with an outdoor fan 63 that adjusts the flow rate of outside air to the heat exchange unit.

低温側冷媒回路50は、MHP装置2の低温側出口16dから吐出された冷媒を、室内熱交換器24の冷媒流入口24aに導く共に、室内熱交換器24の冷媒流出口24bから流出した冷媒を低温側入口16cに戻す冷媒循環回路である。室内熱交換器24は、室内空調ユニット20の空調ケース21内のうち、加熱用熱交換器の送風空気流れ上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。   The low temperature side refrigerant circuit 50 guides the refrigerant discharged from the low temperature side outlet 16d of the MHP device 2 to the refrigerant inlet 24a of the indoor heat exchanger 24 and flows out of the refrigerant outlet 24b of the indoor heat exchanger 24. Is a refrigerant circulation circuit for returning the gas to the low temperature side inlet 16c. The indoor heat exchanger 24 is disposed in the air conditioning case 21 of the indoor air conditioning unit 20 on the upstream side of the blast air flow of the heating heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant circulating in the interior and the blast air. It is a heat exchanger for cooling which cools blowing air.

低温側冷媒回路50は、往き経路51と戻り経路52とを有している。往き経路51は、作業室11の一方の端部である低温端11aと冷媒流入口24aとを繋ぎ、低温端11aから室内熱交換器24へ熱輸送媒体を導く。戻り経路52は、作業室11の低温端11aと冷媒流出口24bとを繋ぎ、室内熱交換器24から低温端11aへ熱輸送媒体を導く。低温側冷媒回路50は、本実施形態における媒体回路に相当する。   The low-temperature side refrigerant circuit 50 has a forward path 51 and a return path 52. The forward path 51 connects the low temperature end 11 a, which is one end of the work chamber 11, and the refrigerant inlet 24 a, and guides the heat transport medium from the low temperature end 11 a to the indoor heat exchanger 24. The return path 52 connects the low temperature end 11a of the working chamber 11 and the refrigerant outlet 24b, and guides the heat transport medium from the indoor heat exchanger 24 to the low temperature end 11a. The low temperature side refrigerant circuit 50 corresponds to the medium circuit in the present embodiment.

図2に示すように、MHP装置2の低温側出口16dには、低温側出口16dから流出する熱輸送媒体の温度を検出する温度センサ96が設けられている。温度センサ96は、作業室11の低温端11aから流出し冷却用熱交換器24で熱交換する前の熱輸送媒体の温度Tc1を検出する。温度センサ96は、低温端温度検出装置である。MHP装置2の低温側入口16cには、低温側入口16cへ流入する熱輸送媒体の温度を検出する温度センサ97が設けられている。温度センサ97は、冷却用熱交換器24で熱交換した後に作業室11の低温端11aへ戻る熱輸送媒体の温度Tc2を検出する。   As shown in FIG. 2, a temperature sensor 96 for detecting the temperature of the heat transport medium flowing out from the low temperature side outlet 16d is provided at the low temperature side outlet 16d of the MHP device 2. The temperature sensor 96 detects the temperature Tc1 of the heat transport medium before flowing out from the low temperature end 11a of the work chamber 11 and exchanging heat with the cooling heat exchanger 24. The temperature sensor 96 is a low temperature end temperature detection device. The low temperature side inlet 16c of the MHP device 2 is provided with a temperature sensor 97 for detecting the temperature of the heat transport medium flowing into the low temperature side inlet 16c. The temperature sensor 97 detects the temperature Tc <b> 2 of the heat transport medium that returns to the low temperature end 11 a of the work chamber 11 after performing heat exchange with the cooling heat exchanger 24.

低温側冷媒回路50は、冷却用熱交換器24に流れる熱輸送媒体の流量を調節する流量調節装置70を備える。流量調節装置70は、バイパス流路71とバルブ72とを有する。バイパス流路71の上流端は、往き経路51に連通している。バイパス流路71の下流端は、戻り経路52に連通している。バイパス流路71は、往き経路51と戻り経路52とを接続し、冷却用熱交換器24をバイパスして熱輸送媒体を流すことができる媒体流路である。   The low-temperature side refrigerant circuit 50 includes a flow rate adjusting device 70 that adjusts the flow rate of the heat transport medium flowing in the cooling heat exchanger 24. The flow rate adjusting device 70 includes a bypass channel 71 and a valve 72. The upstream end of the bypass channel 71 communicates with the forward path 51. The downstream end of the bypass flow path 71 communicates with the return path 52. The bypass flow path 71 is a medium flow path that connects the forward path 51 and the return path 52 and can flow the heat transport medium by bypassing the cooling heat exchanger 24.

バルブ72は、バイパス流路71に設けられている。バルブ72は、開度状態に応じてバイパス流路71を流れる熱輸送媒体の流量を調節する。バルブ72は、本実施形態における弁装置に相当する。バルブ72は、ヒートポンプ制御装置101から出力される指令により、弁開度が調節される。   The valve 72 is provided in the bypass channel 71. The valve 72 adjusts the flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass channel 71 according to the opening state. The valve 72 corresponds to the valve device in the present embodiment. The valve opening degree of the valve 72 is adjusted by a command output from the heat pump control device 101.

図3に示すように、車両用空調装置1の制御系は、空調制御装置100およびヒートポンプ制御装置101を有する。空調制御装置100は、ヒートポンプ制御装置101の上位制御装置である。空調制御装置100は、ヒートポンプ制御装置101に対して各種指令や情報を出力する。車両用空調装置1の制御系は、2つの制御装置を有するものに限らない。例えば制御装置は1つであってもかまわない。以下、空調制御装置をACECU、ヒートポンプ制御装置をHPECUと呼ぶ場合がある。   As shown in FIG. 3, the control system of the vehicle air conditioner 1 includes an air conditioner control device 100 and a heat pump control device 101. The air conditioning control device 100 is a host control device of the heat pump control device 101. The air conditioning control device 100 outputs various commands and information to the heat pump control device 101. The control system of the vehicle air conditioner 1 is not limited to one having two control devices. For example, there may be one control device. Hereinafter, the air conditioning control device may be referred to as ACECU, and the heat pump control device may be referred to as HPECU.

空調制御装置100およびヒートポンプ制御装置101は、いずれも、CPU、ROMおよびRAM等を含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。空調制御装置100の入力側には、内気温センサ91、外気温センサ92、日射センサ93および操作パネル90が接続している。内気温センサ91は、車室内の空気温度情報を出力する。外気温センサ92は、車室外の空気温度情報を出力する。日射センサ93は、車室内への日射量情報を出力する。操作パネル90は、車室内前部の計器盤付近に配置されており、操作パネル90に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が空調制御装置100に入力される。操作パネル90には、車両用空調装置1の作動スイッチ、オートスイッチ、空調運転モードの設定スイッチ、車室内温度の設定スイッチ等が設けられている。   Each of the air conditioning control device 100 and the heat pump control device 101 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. An internal air temperature sensor 91, an external air temperature sensor 92, a solar radiation sensor 93, and an operation panel 90 are connected to the input side of the air conditioning control device 100. The inside air temperature sensor 91 outputs air temperature information in the passenger compartment. The outside air temperature sensor 92 outputs air temperature information outside the passenger compartment. The solar radiation sensor 93 outputs the amount of solar radiation information into the passenger compartment. The operation panel 90 is disposed in the vicinity of the instrument panel in the front part of the passenger compartment, and operation signals from various air conditioning operation switches provided on the operation panel 90 are input to the air conditioning control device 100. The operation panel 90 is provided with an operation switch, an auto switch, an air conditioning operation mode setting switch, a vehicle interior temperature setting switch, and the like of the vehicle air conditioner 1.

空調制御装置100は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された内外気切替箱22、送風機23、エアミックスドア27、吹出モード設定装置28等の作動を制御する。また、空調制御装置100は、ヒートポンプ制御装置101に対して、指令信号等を出力する。   The air conditioning control device 100 performs various calculations and processes based on the control program stored in the ROM, and the inside / outside air switching box 22, the blower 23, the air mix door 27, the blow mode setting device 28, etc. connected to the output side. Control the operation of Further, the air conditioning control device 100 outputs a command signal or the like to the heat pump control device 101.

ヒートポンプ制御装置101の入力側には、温度センサ96、97が接続している。温度センサ96、97は、それぞれが検出した熱輸送媒体の温度Tc1、Tc2情報信号を出力する。ヒートポンプ制御装置101は、空調制御装置100からの指令信号等や温度センサ96、97からの入力信号等に基づいて、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された機器の作動制御を行なう。出力側に接続された機器は、磁場変調装置14および流路切換機構18の動力源5A、ポンプ17の動力源5B、室外ファン63、および、バルブ72である。   Temperature sensors 96 and 97 are connected to the input side of the heat pump control apparatus 101. The temperature sensors 96 and 97 output the heat transport medium temperature Tc1 and Tc2 information signals detected by the temperature sensors 96 and 97, respectively. The heat pump control device 101 performs various calculations and processing based on a control program stored in the ROM based on a command signal from the air conditioning control device 100, input signals from the temperature sensors 96 and 97, and the like. Controls the operation of the equipment connected to. Devices connected to the output side are the power source 5A of the magnetic field modulator 14 and the flow path switching mechanism 18, the power source 5B of the pump 17, the outdoor fan 63, and the valve 72.

車両用空調装置1では、操作パネル90からの空調運転モードの設定スイッチ情報、または空調制御装置100の制御処理の少なくともいずれかに基づいて、ヒートポンプ制御装置101は、空調運転モードを設定する。ヒートポンプ制御装置101が設定する空調運転モードは、冷房運転モード、暖房運転モード、除湿運転モード等である。   In the vehicle air conditioner 1, the heat pump control device 101 sets the air conditioning operation mode based on at least one of the air conditioning operation mode setting switch information from the operation panel 90 or the control processing of the air conditioning control device 100. The air conditioning operation mode set by the heat pump control device 101 includes a cooling operation mode, a heating operation mode, a dehumidifying operation mode, and the like.

冷房運転モードでは、MHP装置2を介して、冷却用熱交換器24から室外熱交換器60への熱量の輸送が行なわれる。冷房運転モードでは、作業室11からの熱出力のうち、作業室11の低温端11aからの冷熱出力を用いて、冷却用熱交換器24で被冷却流体である送風空気を冷却する。また、作業室11からの熱出力のうち、作業室11の高温端11bからの温熱出力を用いて、室外熱交換器60で被加熱流体である外気風を加熱する。   In the cooling operation mode, the amount of heat is transferred from the cooling heat exchanger 24 to the outdoor heat exchanger 60 via the MHP device 2. In the cooling operation mode, of the heat output from the work chamber 11, the cooling air from the low temperature end 11 a of the work chamber 11 is used to cool the blown air that is the fluid to be cooled by the cooling heat exchanger 24. In addition, among the heat outputs from the work chamber 11, the outdoor heat exchanger 60 heats the outdoor air that is the fluid to be heated, using the heat output from the high temperature end 11 b of the work chamber 11.

車両用空調装置1では、各運転モードにおいて、MHP装置2の作業室11の高温端側で得られる温熱および低温端側で得られる冷熱を利用して、車室内を空調することができる。   In the vehicle air conditioner 1, in each operation mode, the vehicle interior can be air-conditioned using the hot heat obtained at the high temperature end side and the cold heat obtained at the low temperature end side of the work chamber 11 of the MHP device 2.

空調制御装置100は、例えば、操作パネル90のオートスイッチがオンされ、自動空調を行なうオートモードが設定されているときには、各種センサや設定スイッチ等からの入力情報に基づいて、制御目標値を決定する。例えば、空調制御装置100は、操作パネル90の温度設定スイッチの設定状態から設定温度Tset信号を入力する。また、空調制御装置100は、内気温センサ91から内気温Tr信号を、外気温センサ92から外気温Tam信号を、日射センサ93から日射量情報Ts信号を入力する。日射量情報Tsは、日射熱負荷による温度上昇分に相当する温度情報である。空調制御装置100は、これらの入力情報に基づいて、車室内へ吹き出す空気温度の目標値である目標吹出温度TAO、および、MHP装置2からの熱出力の目標値である目標熱出力QO等を決定する。空調制御装置100は、下位制御装置であるヒートポンプ制御装置101に対して、目標熱出力QOを指令値として出力する。   For example, when the auto switch of the operation panel 90 is turned on and an auto mode for performing automatic air conditioning is set, the air conditioning control device 100 determines a control target value based on input information from various sensors, setting switches, and the like. To do. For example, the air conditioning control device 100 inputs a set temperature Tset signal from the setting state of the temperature setting switch of the operation panel 90. In addition, the air conditioning control device 100 receives an internal air temperature Tr signal from the internal air temperature sensor 91, an external air temperature Tam signal from the external air temperature sensor 92, and a solar radiation amount information Ts signal from the solar radiation sensor 93. The solar radiation amount information Ts is temperature information corresponding to the temperature increase due to the solar heat load. Based on the input information, the air-conditioning control device 100 obtains a target blowout temperature TAO that is a target value of the air temperature blown into the vehicle interior, a target heat output QO that is a target value of the heat output from the MHP device 2, and the like. decide. The air conditioning control device 100 outputs the target heat output QO as a command value to the heat pump control device 101 which is a lower order control device.

なお、空調制御装置100は、例えば算出した目標吹出温度TAOに基づいて、内外気切替箱22、送風機23、エアミックスドア27、および、吹出モード設定装置28の作動制御を行なう。操作パネル90において内外気導入モードや吹出モードが手動設定されている場合には、空調制御装置100は、目標吹出温度TAOによらず、手動設定されたスイッチの設定状態に応じたモードを設定する。   The air conditioning control device 100 controls the operation of the inside / outside air switching box 22, the blower 23, the air mix door 27, and the blow mode setting device 28 based on, for example, the calculated target blow temperature TAO. When the inside / outside air introduction mode and the blowing mode are manually set on the operation panel 90, the air conditioning control device 100 sets a mode according to the setting state of the manually set switch regardless of the target blowing temperature TAO. .

ヒートポンプ制御装置101は、上位制御装置である空調制御装置100から指令値等の情報を入力する。また、ヒートポンプ制御装置101は、温度センサ96、97から熱輸送媒体の温度情報を入力する。ヒートポンプ制御装置101は、これらの入力情報に加え、ROM等からなる記憶部102に予め記憶された熱出力の特性情報やバルブ72の開度制御マップ等に基づいて、制御対象機器を制御する。   The heat pump control device 101 inputs information such as a command value from the air conditioning control device 100 which is a host control device. Further, the heat pump control apparatus 101 inputs temperature information of the heat transport medium from the temperature sensors 96 and 97. In addition to these input information, the heat pump control apparatus 101 controls the control target device based on heat output characteristic information stored in advance in the storage unit 102 such as a ROM, an opening degree control map of the valve 72, and the like.

以下、車両用空調装置1が冷房運転モードに設定されたときのヒートポンプ制御装置101の制御動作について説明する。ヒートポンプ制御装置101は、空調制御装置100から冷房運転の開始指令を入力すると、図4に示すように、まず、ステップ110において、MHP装置2の目標熱出力QOを取得する。   Hereinafter, the control operation of the heat pump control device 101 when the vehicle air conditioner 1 is set to the cooling operation mode will be described. When the heat pump control device 101 inputs a cooling operation start command from the air conditioning control device 100, first, in step 110, the target heat output QO of the MHP device 2 is acquired as shown in FIG.

ステップ110を実行したら、次に、ステップ120、130を実行する。ステップ120では、目標熱出力QOをMHP装置2から出力するために必要な動力源5Aの駆動制御値を決定し、動力源5Aに対して制御出力を行なう。ステップ130では、目標熱出力QOをMHP装置2から出力するために必要な動力源5Bの駆動制御値を決定し、動力源5Bに対して制御出力を行なう。ステップ130では、目標熱出力QO、熱輸送媒体の密度および比熱、印加される磁場変調に伴うMCE素子12の断熱温度変化等から決まる好適な作業室流量が得られるようにポンプ17の動力源5Bを駆動制御する。   If step 110 is executed, then steps 120 and 130 are executed. In step 120, a drive control value of the power source 5A necessary for outputting the target heat output QO from the MHP device 2 is determined, and a control output is performed to the power source 5A. In step 130, a drive control value of the power source 5B necessary for outputting the target heat output QO from the MHP device 2 is determined, and a control output is performed to the power source 5B. In step 130, the power source 5B of the pump 17 is set so as to obtain a suitable working chamber flow rate determined from the target heat output QO, the density and specific heat of the heat transport medium, the adiabatic temperature change of the MCE element 12 due to applied magnetic field modulation, and the like. Is controlled.

ステップ120、130を実行したら、ステップ140へ進む。ステップ140では、温度センサ96が検出した熱輸送媒体の温度Tc1情報を取得する。温度Tc1は、室内熱交換器24の入口媒体温度でもある。ステップ140を実行したら、ステップ150へ進む。ステップ150では、ステップ140で取得した熱輸送媒体の温度Tc1およびステップ130で出力したポンプ17の動力源5Bの駆動制御値に基づいて、バルブ72の目標開度を算出する。   After executing Steps 120 and 130, the process proceeds to Step 140. In step 140, the temperature Tc1 information of the heat transport medium detected by the temperature sensor 96 is acquired. The temperature Tc1 is also the inlet medium temperature of the indoor heat exchanger 24. When step 140 is executed, the process proceeds to step 150. In step 150, the target opening of the valve 72 is calculated based on the temperature Tc1 of the heat transport medium acquired in step 140 and the drive control value of the power source 5B of the pump 17 output in step 130.

ヒートポンプ制御装置101の記憶部102には、図5に例示するようなバルブ72の目標開度特性マップが記憶されている。図5に示すように、バルブ72の目標開度は、室内熱交換器24の入口媒体温度毎に、ポンプ17の回転数に対応する値として記憶されている。バルブ72の目標開度は、ポンプ17の回転数が大きいときほど大きくなるように設定されている。   The storage unit 102 of the heat pump control device 101 stores a target opening characteristic map of the valve 72 as illustrated in FIG. As shown in FIG. 5, the target opening degree of the valve 72 is stored as a value corresponding to the rotational speed of the pump 17 for each inlet medium temperature of the indoor heat exchanger 24. The target opening degree of the valve 72 is set so as to increase as the rotational speed of the pump 17 increases.

バルブ目標開度は、ポンプ回転数に基づいて定まる作業室11の熱輸送媒体流量が大きいときほど大きくなる。一方、室内熱交換器24の熱輸送媒体の流れ特性に基づいて定まる、熱交換器において好ましい熱輸送媒体流量である目標熱交換器流量は、比較的小さい。室内熱交換器24は、空調ケース21内に配設されるため、小型であることが好ましい。これにより、室内熱交換器24では熱輸送媒体の流通抵抗が大きくなり易く、目標熱交換器流量は小さくなる。また、室内熱交換器24には作業室11の低温端11aから導かれる低温の熱輸送媒体が流れる。低温の熱輸送媒体は比較的粘性が高い。これによっても、室内熱交換器24では熱輸送媒体の流通抵抗が大きくなり易く、目標熱交換器流量は小さくなる。バルブ72の目標開度は、作業室11における熱輸送媒体の流量である作業室流量と目標熱交換器流量との差分を、バイパス流路71に流すように設定されている。   The valve target opening degree increases as the heat transport medium flow rate in the working chamber 11 determined based on the pump rotation speed increases. On the other hand, the target heat exchanger flow rate, which is a preferable heat transport medium flow rate in the heat exchanger, determined based on the flow characteristics of the heat transport medium in the indoor heat exchanger 24 is relatively small. Since the indoor heat exchanger 24 is disposed in the air conditioning case 21, it is preferably small. Thereby, in the indoor heat exchanger 24, the flow resistance of the heat transport medium tends to increase, and the target heat exchanger flow rate decreases. In addition, a low temperature heat transport medium guided from the low temperature end 11 a of the work chamber 11 flows through the indoor heat exchanger 24. Low temperature heat transport media are relatively viscous. Also in this case, in the indoor heat exchanger 24, the flow resistance of the heat transport medium tends to increase, and the target heat exchanger flow rate decreases. The target opening degree of the valve 72 is set so that the difference between the work chamber flow rate, which is the flow rate of the heat transport medium in the work chamber 11, and the target heat exchanger flow rate flows in the bypass flow path 71.

図5に例示するように、バルブ72の目標開度は、ポンプ17の回転数が大きくなるにしたがって、段階的に大きくなるように設定できる。バルブ目標開度を切り替えるポンプ回転数は、ポンプ回転数上昇時とポンプ回転数下降時とでは異なる。これにより、バルブ72のハンチング動作を防止している。バルブ72の目標開度は、ポンプ17の回転数が大きくなるにしたがって、段階的に大きくなるものに限定されない。ポンプ17の回転数が大きくなるにしたがって、バルブ72の目標開度を漸次上昇するように設定してもよい。また、図5では、室内熱交換器24の入口媒体温度が10℃変化する毎にポンプ回転数とバルブ目標開度との関係を設定していたが、これに限定されるものではない。   As illustrated in FIG. 5, the target opening degree of the valve 72 can be set to increase stepwise as the rotational speed of the pump 17 increases. The pump speed at which the valve target opening is switched is different when the pump speed is increasing and when the pump speed is decreasing. Thereby, the hunting operation of the valve 72 is prevented. The target opening degree of the valve 72 is not limited to one that increases stepwise as the rotational speed of the pump 17 increases. The target opening degree of the valve 72 may be set to gradually increase as the rotational speed of the pump 17 increases. In FIG. 5, the relationship between the pump speed and the target valve opening is set every time the inlet medium temperature of the indoor heat exchanger 24 changes by 10 ° C., but the present invention is not limited to this.

ステップ150では、ステップ140で取得した熱輸送媒体の温度Tc1に対応するマップにおいて、ステップ130での出力値に対応するポンプ17の回転数から、バルブ72の目標開度を算出する。   In step 150, the target opening degree of the valve 72 is calculated from the rotational speed of the pump 17 corresponding to the output value in step 130 in the map corresponding to the temperature Tc1 of the heat transport medium acquired in step 140.

ステップ150を実行したら、ステップ160へ進む。ステップ160では、ステップ150で算出した目標開度を制御値として出力して、バルブ72の開度制御を行なう。ステップ160を実行したら、ステップ110へリターンする。   When step 150 is executed, the process proceeds to step 160. In step 160, the target opening calculated in step 150 is output as a control value, and the opening of the valve 72 is controlled. When step 160 is executed, the process returns to step 110.

上述の構成および作動によれば、MHP装置2は、熱交換器に相当する室内熱交換器24と、媒体回路に相当する低温側冷媒回路50と、流量調節装置70とを備える。低温側冷媒回路50は、作業室11の両端部のうち一方の端部から熱交換器へ熱輸送媒体を導く往き経路51と、熱交換器から上記一方の端部へ熱輸送媒体を導く戻り経路52とを有しており、上記一方の端部の熱輸送媒体を熱交換器に循環する。   According to the above configuration and operation, the MHP device 2 includes the indoor heat exchanger 24 corresponding to a heat exchanger, a low-temperature side refrigerant circuit 50 corresponding to a medium circuit, and a flow rate adjusting device 70. The low temperature side refrigerant circuit 50 has a forward path 51 that guides the heat transport medium from one end of the both ends of the work chamber 11 to the heat exchanger, and a return that guides the heat transport medium from the heat exchanger to the one end. The heat transfer medium at one end is circulated to the heat exchanger.

流量調節装置70は、熱輸送装置16が作業室11に流す熱輸送媒体の流量である作業室流量が、熱交換器における熱輸送媒体の流れ特性に基づいて定まる熱輸送媒体の目標熱交換器流量よりも大きい場合に、以下のように作動する。流量調節装置70は、目標熱交換器流量と作業室流量との差分の熱輸送媒体を往き経路51から除去し、上記差分の熱輸送媒体を戻り経路52に補充して、室内熱交換器24に流れる熱輸送媒体の流量を調節する。   The flow rate adjusting device 70 is a target heat exchanger for the heat transport medium in which the work chamber flow rate, which is the flow rate of the heat transport medium flowing through the work chamber 11 by the heat transport device 16, is determined based on the flow characteristics of the heat transport medium in the heat exchanger. When it is greater than the flow rate, it operates as follows. The flow rate adjusting device 70 removes the difference heat transport medium between the target heat exchanger flow rate and the work chamber flow rate from the forward path 51, replenishes the difference heat transport medium to the return path 52, and the indoor heat exchanger 24. The flow rate of the heat transport medium flowing through

これによると、作業室流量が目標熱交換器流量よりも大きい場合には、流量調節装置70が、目標熱交換器流量と作業室流量との差分の熱輸送媒体を往き経路51から除去するとともに、除去した量と同量の熱輸送媒体を戻り経路52に補充する。したがって、室内熱交換器24に目標熱交換器流量を超える過剰な熱熱輸送媒体が流れることを抑止することができる。これにより、室内熱交換器24における熱輸送媒体の圧力損失の増大を抑制して、熱輸送装置16のポンプ17への入力エネルギーを抑制することができる。このようにして、室内熱交換器24における熱輸送媒体の圧力損失を抑制することでMHP装置2の成績係数を向上させ、高い成績係数を実現することができる。   According to this, when the work chamber flow rate is larger than the target heat exchanger flow rate, the flow rate adjusting device 70 removes the heat transport medium that is the difference between the target heat exchanger flow rate and the work chamber flow rate from the outgoing path 51. The return path 52 is replenished with the same amount of heat transport medium as the removed amount. Therefore, it is possible to prevent an excessive heat and heat transport medium that exceeds the target heat exchanger flow rate from flowing through the indoor heat exchanger 24. Thereby, the increase in the pressure loss of the heat transport medium in the indoor heat exchanger 24 can be suppressed, and the input energy to the pump 17 of the heat transport device 16 can be suppressed. In this way, by suppressing the pressure loss of the heat transport medium in the indoor heat exchanger 24, the coefficient of performance of the MHP device 2 can be improved, and a high coefficient of performance can be realized.

また、上記した作業室11の一方の端部は、低温端11aであり、室内熱交換器24は、熱輸送媒体の冷熱を熱交換により放出する低温側熱交換器である。これによると、低温側熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失を抑制することでMHP装置2の成績係数を向上させ、高い成績係数を実現することができる。熱輸送媒体は、低温になるにつれて粘性が上昇するため、低温側熱交換器において圧力損失が大きくなり易い。したがって、低温側熱交換器における熱輸送媒体の圧力損失を抑制することで、MHP装置2の成績係数を確実に向上させることができる。   One end of the working chamber 11 described above is a low temperature end 11a, and the indoor heat exchanger 24 is a low temperature side heat exchanger that releases the cold heat of the heat transport medium by heat exchange. According to this, the coefficient of performance of the MHP device 2 can be improved by suppressing the pressure loss of the heat transport medium in the low temperature side heat exchanger, and a high coefficient of performance can be realized. Since the viscosity of the heat transport medium increases as the temperature decreases, the pressure loss tends to increase in the low temperature side heat exchanger. Therefore, the coefficient of performance of the MHP device 2 can be reliably improved by suppressing the pressure loss of the heat transport medium in the low temperature side heat exchanger.

また、流量調節装置70は、往き経路51と戻り経路52とを接続し、室内熱交換器24をバイパスして熱輸送媒体を流すバイパス流路71を有する。これによると、バイパス流路71を設けることで、目標熱交換器流量と作業室流量との差分の熱輸送媒体を往き経路51から除去するとともに、目標熱交換器流量と作業室流量との差分の熱輸送媒体を戻り経路52に補充する構成を容易に提供できる。したがって、高い成績係数を容易に実現することができる。   Further, the flow rate adjusting device 70 includes a bypass flow path 71 that connects the forward path 51 and the return path 52, bypasses the indoor heat exchanger 24, and flows the heat transport medium. According to this, by providing the bypass flow path 71, the heat transport medium of the difference between the target heat exchanger flow rate and the work chamber flow rate is removed from the outgoing path 51, and the difference between the target heat exchanger flow rate and the work chamber flow rate. It is possible to easily provide a configuration for replenishing the return path 52 with the heat transport medium. Therefore, a high coefficient of performance can be easily realized.

また、流量調節装置70は、バイパス流路71に設けられ、バイパス流路71を流れる熱輸送媒体の流量を調節する弁装置であるバルブ72を有する。これによると、バルブ72の開度を調整することにより、バイパス流路71に流す熱輸送媒体の流量を好適な流量に調節することが容易である。   Further, the flow rate adjusting device 70 includes a valve 72 that is provided in the bypass flow channel 71 and is a valve device that adjusts the flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass flow channel 71. According to this, it is easy to adjust the flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass passage 71 to a suitable flow rate by adjusting the opening degree of the valve 72.

また、流量調節装置70は、バルブ72の開度を制御する制御装置としてのHPECU101を備える。HPECU101は、熱輸送装置16のポンプ17による作業室流量が大きいときほど、バルブ72の開度を大きくするようにバルブ72を制御する。これによると、HPECU101は、作業室流量が大きいときほど、バルブ72の開度を大きくしてバイパス流路71に流す熱輸送媒体の流量を増大させる。したがって、目標熱交換器流量と作業室流量との差分が大きいときほど、バイパス流路71に流す熱輸送媒体の流量を大きくすることができる。これにより、作業室流量が変動しても室内熱交換器24における熱輸送媒体の圧力損失を適切に抑制することができる。   The flow rate adjusting device 70 includes an HP ECU 101 as a control device that controls the opening degree of the valve 72. The HP ECU 101 controls the valve 72 so that the opening degree of the valve 72 increases as the working chamber flow rate by the pump 17 of the heat transport device 16 increases. According to this, the HP ECU 101 increases the flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass flow path 71 by increasing the opening degree of the valve 72 as the working chamber flow rate increases. Therefore, the larger the difference between the target heat exchanger flow rate and the work chamber flow rate, the larger the flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass flow path 71. Thereby, even if the working chamber flow rate fluctuates, the pressure loss of the heat transport medium in the indoor heat exchanger 24 can be appropriately suppressed.

本実施形態のMHP装置2によれば、作業室11の低温端11aから流出する熱輸送媒体の流量および低温端11aへ流入する熱輸送媒体の流量を確保できる。これに加えて、低温端11aから流出する熱輸送媒体と低温端11aへ流入する熱輸送媒体との温度差と、外部磁場変調に伴うMCE素子12の断熱温度変化との乖離を抑制することができる。   According to the MHP device 2 of the present embodiment, it is possible to ensure the flow rate of the heat transport medium flowing out from the low temperature end 11a of the work chamber 11 and the flow rate of the heat transport medium flowing into the low temperature end 11a. In addition to this, it is possible to suppress the difference between the temperature difference between the heat transport medium flowing out from the low temperature end 11a and the heat transport medium flowing into the low temperature end 11a and the adiabatic temperature change of the MCE element 12 due to external magnetic field modulation. it can.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図6および図7に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
Next, 2nd Embodiment is described based on FIG. 6 and FIG.

第2実施形態は、前述の第1実施形態と比較して、バルブ72の目標開度の算出方法が異なる。なお、第1実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第1実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第2実施形態において説明しない他の構成は、第1実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。   The second embodiment is different from the first embodiment in the calculation method of the target opening of the valve 72. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. Components having the same reference numerals as those in the drawings according to the first embodiment and other configurations not described in the second embodiment are the same as those in the first embodiment and have the same effects.

図6に示すように、本実施形態のヒートポンプ制御装置101は、ステップ140を実行したら、ステップ240へ進み、MHP装置2の作業室11からの熱出力Qを算出する。ステップ240では、熱出力Qの関連値を算出するものであってもよい。ステップ240では、例えば、サイクル周波数と作業室11内で往復動する熱輸送媒体の振幅との積を、熱出力Qの関連値として算出することができる。ここで、サイクル周波数とは、磁場変調装置14による磁場の変調周波数である。また、サイクル周波数とは、流路切換機構18により作業室11内を流れる熱輸送媒体の往復動周波数でもある。ステップ240では、例えばステップ110で取得した目標熱出力QOを、熱出力Qとしてもかまわない。   As shown in FIG. 6, after executing Step 140, the heat pump control apparatus 101 of the present embodiment proceeds to Step 240 and calculates the heat output Q from the working chamber 11 of the MHP apparatus 2. In step 240, a related value of the heat output Q may be calculated. In step 240, for example, the product of the cycle frequency and the amplitude of the heat transport medium reciprocating in the work chamber 11 can be calculated as a related value of the heat output Q. Here, the cycle frequency is a modulation frequency of the magnetic field by the magnetic field modulator 14. The cycle frequency is also the reciprocating frequency of the heat transport medium flowing in the work chamber 11 by the flow path switching mechanism 18. In step 240, for example, the target heat output QO acquired in step 110 may be used as the heat output Q.

ステップ240を実行したら、ステップ250へ進む。ステップ250では、ステップ140で取得した熱輸送媒体の温度Tc1、およびステップ240で算出した熱出力Qまたはその関連値に基づいて、バルブ72の目標開度を算出する。本実施形態のヒートポンプ制御装置101の記憶部102には、図7に例示するようなバルブ72の目標開度特性マップが記憶されている。図7に示すように、バルブ72の目標開度は、室内熱交換器24の入口媒体温度毎に、熱出力Qに対応する値として記憶されている。バルブ72の目標開度は、室内熱交換器24の入口媒体温度毎に、熱出力Qの関連値に対応する値として記憶されていてもよい。バルブ72の目標開度は、熱出力Qが大きいときほど大きくなるように設定されている。本実施形態においても、バルブ72の目標開度は、作業室11における熱輸送媒体の流量である作業室流量と目標熱交換器流量との差分を、バイパス流路71に流すように設定されている。   After executing step 240, the process proceeds to step 250. In step 250, the target opening of the valve 72 is calculated based on the temperature Tc1 of the heat transport medium acquired in step 140 and the heat output Q calculated in step 240 or its related value. The target opening degree characteristic map of the valve 72 as illustrated in FIG. 7 is stored in the storage unit 102 of the heat pump control apparatus 101 of the present embodiment. As shown in FIG. 7, the target opening degree of the valve 72 is stored as a value corresponding to the heat output Q for each inlet medium temperature of the indoor heat exchanger 24. The target opening degree of the valve 72 may be stored as a value corresponding to the related value of the heat output Q for each inlet medium temperature of the indoor heat exchanger 24. The target opening degree of the valve 72 is set so as to increase as the heat output Q increases. Also in this embodiment, the target opening degree of the valve 72 is set so that the difference between the work chamber flow rate, which is the flow rate of the heat transport medium in the work chamber 11, and the target heat exchanger flow rate flows in the bypass flow path 71. Yes.

図7に例示するように、バルブ72の目標開度は、熱出力Qが大きくなるにしたがって、段階的に大きくなるように設定できる。バルブ目標開度を切り替える熱出力は、熱出力上昇時と熱出力下降時とでは異なる。これにより、バルブ72のハンチング動作を防止している。バルブ72の目標開度は、熱出力Qが大きくなるにしたがって、段階的に大きくなるものに限定されない。熱出力Qが大きくなるにしたがって、バルブ72の目標開度を漸次上昇するように設定してもよい。また、図7では、室内熱交換器24の入口媒体温度が10℃変化する毎に熱出力とバルブ目標開度との関係を設定していたが、これに限定されるものではない。   As illustrated in FIG. 7, the target opening degree of the valve 72 can be set to increase stepwise as the heat output Q increases. The heat output for switching the target valve opening is different when the heat output is increasing and when the heat output is decreasing. Thereby, the hunting operation of the valve 72 is prevented. The target opening of the valve 72 is not limited to one that increases stepwise as the heat output Q increases. The target opening degree of the valve 72 may be set to gradually increase as the heat output Q increases. In FIG. 7, the relationship between the heat output and the target valve opening is set every time the inlet medium temperature of the indoor heat exchanger 24 changes by 10 ° C., but the present invention is not limited to this.

ステップ250では、ステップ140で取得した熱輸送媒体の温度Tc1に対応するマップにおいて、ステップ240で算出した熱出力Qから、バルブ72の目標開度を算出する。ステップ250を実行したら、ステップ160へ進む。   In step 250, the target opening degree of the valve 72 is calculated from the heat output Q calculated in step 240 in the map corresponding to the temperature Tc1 of the heat transport medium acquired in step 140. When step 250 is executed, the process proceeds to step 160.

本実施形態のMHP装置2によれば、流量調節装置70は、バルブ72の開度を制御する制御装置としてのHPECU101を備える。HPECU101は、作業室11からの熱出力が大きいときほど、バルブ72の開度を大きくするようにバルブ72を制御する。これによると、HPECU101は、作業室11からの熱出力が大きいときほど、バルブ72の開度を大きくしてバイパス流路71に流す熱輸送媒体の流量を増大させる。したがって、作業室11からの熱出力が増大して作業室流量が大きくなるときほど、バイパス流路71に流す熱輸送媒体の流量を大きくすることができる。これにより、作業室流量が変動しても室内熱交換器24における熱輸送媒体の圧力損失を適切に抑制することができる。   According to the MHP device 2 of the present embodiment, the flow rate adjusting device 70 includes the HP ECU 101 as a control device that controls the opening degree of the valve 72. The HP ECU 101 controls the valve 72 so as to increase the opening degree of the valve 72 as the heat output from the working chamber 11 increases. According to this, the HP ECU 101 increases the flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass passage 71 by increasing the opening degree of the valve 72 as the heat output from the working chamber 11 increases. Therefore, as the heat output from the working chamber 11 increases and the working chamber flow rate increases, the flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass channel 71 can be increased. Thereby, even if the working chamber flow rate fluctuates, the pressure loss of the heat transport medium in the indoor heat exchanger 24 can be appropriately suppressed.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図8に基づいて説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.

第3実施形態は、前述の第1実施形態と比較して、媒体回路の構成が異なる。なお、第1実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第1実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第3実施形態において説明しない他の構成は、第1実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。   The third embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the medium circuit. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. Components having the same reference numerals as those in the drawing according to the first embodiment, and other configurations not described in the third embodiment are the same as those in the first embodiment, and have the same effects.

図8に示すように、本実施形態の低温側冷媒回路50は、混合器53を有している。混合器53は、戻り経路52とバイパス流路71との接続点に設けられている。混合器53は、例えば、比較的内容積が大きい容器体からなる。混合器53は、室内熱交換器24から戻り経路52を流れ低温端11aへ戻る熱輸送媒体と、バイパス流路71を流れる熱輸送媒体とを、戻り経路52とバイパス流路71との合流点において混合する。   As shown in FIG. 8, the low temperature side refrigerant circuit 50 of the present embodiment has a mixer 53. The mixer 53 is provided at a connection point between the return path 52 and the bypass flow path 71. The mixer 53 is composed of a container body having a relatively large internal volume, for example. The mixer 53 combines the heat transport medium that flows from the indoor heat exchanger 24 through the return path 52 and returns to the low temperature end 11 a and the heat transport medium that flows through the bypass flow path 71, and the junction of the return path 52 and the bypass flow path 71. Mix in.

混合器53は、室内熱交換器24で熱交換により温度上昇した熱輸送媒体と、室内熱交換器24をバイパスして温度上昇し難い熱輸送媒体とを混合する。混合器53は、温度差のある2つの熱輸送媒体を混合して、温度が均一となった熱輸送媒体を作業室11の低温端11aに戻す。   The mixer 53 mixes the heat transport medium whose temperature has been increased by heat exchange in the indoor heat exchanger 24 and the heat transport medium which bypasses the indoor heat exchanger 24 and hardly increases in temperature. The mixer 53 mixes two heat transport media having a temperature difference, and returns the heat transport medium having a uniform temperature to the low temperature end 11 a of the work chamber 11.

混合器53は、戻り経路52とバイパス流路71との合流点に設けるものに限定されない。混合器53は、戻り経路52において、戻り経路52とバイパス流路71との合流点よりも下流側に設けてもよい。混合器53は、戻り経路52における戻り経路52とバイパス流路71との合流点と低温端11aとの間に配設されるものであればよい。   The mixer 53 is not limited to that provided at the junction of the return path 52 and the bypass channel 71. The mixer 53 may be provided in the return path 52 on the downstream side of the junction of the return path 52 and the bypass flow path 71. The mixer 53 should just be arrange | positioned between the confluence | merging point of the return path 52 and the bypass flow path 71 in the return path 52, and the low temperature end 11a.

本実施形態のMHP装置2によれば、戻り経路52におけるバイパス流路71の合流点と低温端11aとの間に設けられ、室内熱交換器24から低温端11aへ戻る熱輸送媒体と、バイパス流路71を流れる熱輸送媒体とを混合する混合器53を備える。これによると、混合器53において、温度差のある室内熱交換器24から作業室11へ戻る熱輸送媒体とバイパス流路71を流れる熱輸送媒体とを混合することができる。したがって、作業室11の端部へ戻る熱輸送媒体の温度を均一化することができる。   According to the MHP device 2 of the present embodiment, the heat transport medium provided between the junction of the bypass flow path 71 in the return path 52 and the low temperature end 11a and returning from the indoor heat exchanger 24 to the low temperature end 11a, and the bypass A mixer 53 that mixes the heat transport medium flowing in the flow path 71 is provided. According to this, in the mixer 53, the heat transport medium returning from the indoor heat exchanger 24 having a temperature difference to the work chamber 11 and the heat transport medium flowing through the bypass channel 71 can be mixed. Therefore, the temperature of the heat transport medium returning to the end of the working chamber 11 can be made uniform.

(他の実施形態)
この明細書に開示される技術は、その開示技術を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される技術は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示技術の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示技術のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The technology disclosed in this specification is not limited to the embodiment for carrying out the disclosed technology, and can be implemented with various modifications. The disclosed technology is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented in various combinations. Embodiments can have additional parts. The portion of the embodiment may be omitted. The parts of the embodiments can be replaced or combined with the parts of the other embodiments. The structure, operation, and effect of the embodiment are merely examples. The technical scope of the disclosed technology is not limited to the description of the embodiments. Some technical scope of the disclosed technology is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims. .

上記実施形態では、流量調節装置70は、バルブ72を備えていたが、これに限定されるものではない。例えば、図9に示すように、往き経路51と戻り経路52とを接続するバイパス流路71を流量調節装置としてもかまわない。図9に示すバイパス流路71は、室内熱交換器24側の流通経路の圧力損失とバイパス流路71側の流通経路の圧力損失との比が好適になるように設定することが好ましい。室内熱交換器24を流れる熱輸送媒体流量とバイパス流路71を流れる熱輸送媒体流量との流量比は、両経路の圧力損失比の逆数となる。したがって、室内熱交換器24に目標熱交換器流量の熱輸送媒体が流れ、バイパス流路71に作業室流量と目標熱交換器流量との差分の熱輸送媒体が流れるように、好適な圧力損失を提供するバイパス流路71を設けることが好ましい。   In the said embodiment, although the flow volume adjusting device 70 was provided with the valve | bulb 72, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 9, a bypass flow path 71 that connects the forward path 51 and the return path 52 may be used as a flow rate adjusting device. The bypass flow path 71 shown in FIG. 9 is preferably set so that the ratio between the pressure loss of the flow path on the indoor heat exchanger 24 side and the pressure loss of the flow path on the bypass flow path 71 side is suitable. The flow rate ratio between the heat transport medium flow rate flowing through the indoor heat exchanger 24 and the heat transport medium flow rate flowing through the bypass flow path 71 is the reciprocal of the pressure loss ratio of both paths. Therefore, a suitable pressure loss so that the heat transport medium of the target heat exchanger flow rate flows in the indoor heat exchanger 24 and the heat transport medium of the difference between the work chamber flow rate and the target heat exchanger flow flows in the bypass flow channel 71. It is preferable to provide a bypass channel 71 that provides

また、上記実施形態では、流量調節装置70は、往き経路51と戻り経路52とを接続するバイパス流路71を有していたが、これに限定されるものではない。例えば、図10に示すような流量調節装置170を用いてもよい。流量調節装置170は、回収用タンク171と供給用タンク172とを有している。回収用タンク171は、往き経路51に接続し、熱輸送媒体の作業室流量が目標熱交換器流量よりも大きいときに、その差分の熱輸送媒体を往き経路51から除去してタンク内に回収するようになっている。一方、供給用タンク172は、戻り経路52に接続し、熱輸送媒体の作業室流量が目標熱交換器流量よりも大きいときに、その差分の熱輸送媒体をタンク内から戻り経路52に補充するようになっている。これにより、室内熱交換器24に流れる熱輸送媒体の流量を調節することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the flow control apparatus 70 had the bypass flow path 71 which connects the going path | route 51 and the return path | route 52, it is not limited to this. For example, a flow control device 170 as shown in FIG. 10 may be used. The flow control device 170 includes a recovery tank 171 and a supply tank 172. The recovery tank 171 is connected to the forward path 51, and when the work chamber flow rate of the heat transport medium is larger than the target heat exchanger flow rate, the difference heat transport medium is removed from the forward path 51 and recovered in the tank. It is supposed to be. On the other hand, the supply tank 172 is connected to the return path 52, and when the work chamber flow rate of the heat transport medium is larger than the target heat exchanger flow rate, the return path 52 is replenished with the difference heat transport medium from the tank. It is like that. Thereby, the flow volume of the heat transport medium which flows into the indoor heat exchanger 24 can be adjusted.

また、上記実施形態では、冷熱出力側の低温側冷媒回路50に流量調節装置を設けていたが、これに限定されるものではない。例えば、温熱出力側の高温側冷媒回路40に流量調節装置を設けてもよい。また、高温側冷媒回路40および低温側冷媒回路50の両方に流量調節装置を設けてもよい。また、上記実施形態では、車両用空調装置1が冷房運転モードに設定されたときの構成および作動について説明したが、同様の技術的思想を有する構成および作動を冷房運転モード以外の他の運転モードにも適用することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the flow volume adjustment apparatus was provided in the low temperature side refrigerant circuit 50 by the side of a cold output, it is not limited to this. For example, a flow rate adjusting device may be provided in the high temperature side refrigerant circuit 40 on the warm output side. Moreover, you may provide a flow control apparatus in both the high temperature side refrigerant circuit 40 and the low temperature side refrigerant circuit 50. FIG. Moreover, although the said embodiment demonstrated the structure and operation | movement when the vehicle air conditioner 1 was set to air_conditionaing | cooling operation mode, the structure and operation | movement which have the same technical idea are operation modes other than air_conditioning | cooling operation mode. It can also be applied to.

また、上記実施形態では、熱輸送装置16のポンプ17は一方向ポンプであったが、これに限定されるものではない。例えば熱輸送媒体の吸入と吐出とを交互に繰り返して熱輸送媒体の往復流を形成するポンプを熱輸送装置としてもよい。また、ポンプは、1つではなく2つ以上設けてもかまわない。   Moreover, in the said embodiment, although the pump 17 of the heat transport apparatus 16 was a one-way pump, it is not limited to this. For example, a pump that forms a reciprocating flow of the heat transport medium by alternately sucking and discharging the heat transport medium may be used as the heat transport device. Further, two or more pumps may be provided instead of one.

また、上記実施形態では、作業室11とMCE素子12とを有する素子ベッドが回転する構成を採用した。これに代えて、素子ベッドと磁場変調装置14との間の相対的な回転と、素子ベッドと流路切換機構18との間の相対的な回転とを提供するための多様な構成を採用することができる。例えば、素子ベッドを静止させておき、永久磁石を含む磁場変調装置を素子ベッドに対して相対的に回転移動させてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the structure which the element bed which has the working chamber 11 and the MCE element 12 rotates was employ | adopted. Instead, various configurations for providing relative rotation between the element bed and the magnetic field modulation device 14 and relative rotation between the element bed and the flow path switching mechanism 18 are adopted. be able to. For example, the element bed may be kept stationary, and the magnetic field modulation device including the permanent magnet may be rotated and moved relative to the element bed.

また、上記実施形態では、車両用空調装置に開示された磁気ヒートポンプ装置を用いた。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば船舶や航空機等の車両以外の移動体用の空調装置に開示された磁気ヒートポンプ装置を用いてもよい。また、例えば住宅用等の定置式の空調装置に開示された磁気ヒートポンプ装置を用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the magnetic heat pump apparatus disclosed by the vehicle air conditioner was used. However, the present invention is not limited to this. For example, you may use the magnetic heat pump apparatus disclosed by the air conditioner for moving bodies other than vehicles, such as a ship and an aircraft. Further, for example, a magnetic heat pump device disclosed in a stationary air conditioner for home use may be used.

また、上記実施形態では、熱交換器60により加熱される被加熱流体や熱交換器24により冷却される被冷却流体は空気であったが、これに限定されるものではない。被加熱流体や被冷却流体は、空気以外の気体であってもよい。また、被加熱流体や被冷却流体は、液体であってもかまわない。例えば、被加熱流体を水とする給湯装置に開示された磁気ヒートポンプ装置を用いても有効である。   Moreover, in the said embodiment, although the to-be-heated fluid heated by the heat exchanger 60 and the to-be-cooled fluid cooled by the heat exchanger 24 were air, it is not limited to this. The heated fluid or the cooled fluid may be a gas other than air. Moreover, the fluid to be heated and the fluid to be cooled may be liquid. For example, it is also effective to use a magnetic heat pump device disclosed in a hot water supply apparatus that uses water to be heated.

2 磁気熱量効果型ヒートポンプ装置(磁気ヒートポンプ装置、MHP装置)
11 作業室
12 磁気熱量素子(MCE素子)
14 磁場変調装置
16 熱輸送装置
24 室内熱交換器(熱交換器、冷却用熱交換器)
50 低温側冷媒回路(媒体回路)
51 往き経路
52 戻り経路
70、170 流量調節装置
2 Magneto-caloric effect type heat pump device (magnetic heat pump device, MHP device)
11 Working room 12 Magneto-caloric element (MCE element)
14 Magnetic field modulation device 16 Heat transport device 24 Indoor heat exchanger (heat exchanger, heat exchanger for cooling)
50 Low temperature side refrigerant circuit (medium circuit)
51 Outgoing path 52 Return path 70, 170 Flow control device

Claims (7)

作業室(11)の高温端(11b)及び低温端(11a)の両端部の間に設けられ、外部磁場の強弱により発熱と吸熱とを生じる磁気熱量素子(12)と、
前記磁気熱量素子に印加される前記外部磁場を変調する磁場変調装置(14)と、
前記高温端と前記低温端とを生成するように、前記作業室に前記磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を流す熱輸送装置(16)と、
前記熱輸送媒体の冷熱又は温熱を熱交換により放出する熱交換器(24)と、
前記両端部のうち一方の端部から前記熱交換器へ前記熱輸送媒体を導く往き経路(51)と、前記熱交換器から前記一方の端部へ前記熱輸送媒体を導く戻り経路(52)とを有し、前記一方の端部の前記熱輸送媒体を前記熱交換器に循環する媒体回路(50)と、
前記熱輸送装置が前記作業室に流す前記熱輸送媒体の流量である作業室流量が、前記熱交換器における前記熱輸送媒体の流れ特性に基づいて定まる前記熱輸送媒体の目標熱交換器流量よりも大きい場合に、前記目標熱交換器流量と前記作業室流量との差分の前記熱輸送媒体を前記往き経路から除去し、前記差分の前記熱輸送媒体を前記戻り経路に補充して、前記熱交換器に流れる前記熱輸送媒体の流量を調節する流量調節装置(70、170)と、を備える磁気ヒートポンプ装置。
A magnetocaloric element (12) which is provided between both ends of the high temperature end (11b) and the low temperature end (11a) of the working chamber (11) and generates heat and heat absorption by the strength of an external magnetic field;
A magnetic field modulation device (14) for modulating the external magnetic field applied to the magnetocaloric element;
A heat transport device (16) for flowing a heat transport medium that exchanges heat with the magnetocaloric element in the working chamber so as to generate the high temperature end and the low temperature end;
A heat exchanger (24) for releasing cold or hot heat of the heat transport medium by heat exchange;
Outward path (51) for guiding the heat transport medium from one end of the both ends to the heat exchanger, and return path (52) for guiding the heat transport medium from the heat exchanger to the one end A medium circuit (50) for circulating the heat transport medium at the one end to the heat exchanger;
From the target heat exchanger flow rate of the heat transport medium, the work chamber flow rate, which is the flow rate of the heat transport medium flowing through the work chamber by the heat transport device, is determined based on the flow characteristics of the heat transport medium in the heat exchanger. The difference between the target heat exchanger flow rate and the working chamber flow rate is removed from the forward path, and the difference heat transfer medium is replenished to the return path, A magnetic heat pump device comprising: a flow rate adjusting device (70, 170) for adjusting a flow rate of the heat transport medium flowing in the exchanger.
前記一方の端部は、前記低温端であり、
前記熱交換器は、前記熱輸送媒体の冷熱を熱交換により放出する低温側熱交換器である請求項1に記載の磁気ヒートポンプ装置。
The one end is the low temperature end;
The magnetic heat pump device according to claim 1, wherein the heat exchanger is a low-temperature side heat exchanger that releases cold heat of the heat transport medium by heat exchange.
前記流量調節装置(70)は、
前記往き経路と前記戻り経路とを接続し、前記熱交換器をバイパスして前記熱輸送媒体を流すバイパス流路(71)を有する請求項1又は請求項2に記載の磁気ヒートポンプ装置。
The flow control device (70) includes:
The magnetic heat pump device according to claim 1 or 2, further comprising a bypass flow path (71) that connects the forward path and the return path, bypasses the heat exchanger, and flows the heat transport medium.
前記流量調節装置は、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流れる前記熱輸送媒体の流量を調節する弁装置(72)を有する請求項3に記載の磁気ヒートポンプ装置。
The flow rate adjusting device includes:
The magnetic heat pump device according to claim 3, further comprising a valve device (72) that is provided in the bypass channel and adjusts a flow rate of the heat transport medium flowing through the bypass channel.
前記流量調節装置は、前記弁装置の開度を制御する制御装置(101)を備え、
前記制御装置は、前記熱輸送装置による前記作業室流量が大きいときほど、前記弁装置の開度を大きくするように前記弁装置を制御する請求項4に記載の磁気ヒートポンプ装置。
The flow rate adjusting device includes a control device (101) for controlling the opening degree of the valve device,
The magnetic heat pump device according to claim 4, wherein the control device controls the valve device so that the opening degree of the valve device is increased as the working chamber flow rate by the heat transport device is larger.
前記流量調節装置は、前記弁装置の開度を制御する制御装置(101)を備え、
前記制御装置は、前記作業室からの熱出力が大きいときほど、前記弁装置の開度を大きくするように前記弁装置を制御する請求項4に記載の磁気ヒートポンプ装置。
The flow rate adjusting device includes a control device (101) for controlling the opening degree of the valve device,
The magnetic heat pump device according to claim 4, wherein the control device controls the valve device so that the opening degree of the valve device is increased as the heat output from the working chamber is larger.
前記戻り経路における前記バイパス流路の合流点と前記一方の端部との間に設けられ、前記熱交換器から前記一方の端部へ戻る前記熱輸送媒体と、前記バイパス流路を流れる前記熱輸送媒体と、を混合する混合器(53)を備える請求項3〜請求項6のいずれか一項に記載の磁気ヒートポンプ装置。   The heat transport medium provided between the confluence of the bypass flow path and the one end in the return path and returning from the heat exchanger to the one end, and the heat flowing through the bypass flow path The magnetic heat pump device according to any one of claims 3 to 6, further comprising a mixer (53) for mixing with a transport medium.
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