JP5857553B2 - Magnetic air conditioner - Google Patents

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Description

本発明は、磁気冷暖房装置に係り、特に、磁気熱量効果を発現する磁性体の熱を、電気的に熱の伝導が制御できる熱伝導部を利用して輸送する磁気冷暖房装置に関する。   The present invention relates to a magnetic air conditioner, and more particularly, to a magnetic air conditioner that transports the heat of a magnetic material that exhibits a magnetocaloric effect using a heat conduction unit that can electrically control heat conduction.

従来用いられている室温域の冷凍機、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、エアコンなどの冷凍機の大半は、フロンガスや代替フロンガスなどの気体冷媒の相変化を利用している。最近では、フロンガスの排出に伴うオゾン層破壊の問題が露呈し、さらに、代替フロンガスの排出に伴う地球温暖化への影響も懸念されている。このため、フロンガスや代替フロンガスなどの気体冷媒を用いた冷凍機に代わる、クリーンでかつ熱輸送能力の高い、革新的な冷凍機の開発が強く望まれている。   Most of refrigerators such as refrigerators, freezers, and air conditioners that are conventionally used at room temperature range use the phase change of a gaseous refrigerant such as chlorofluorocarbon gas or alternative chlorofluorocarbon gas. Recently, the problem of ozone depletion due to the emission of chlorofluorocarbons has been exposed, and there is also concern about the impact on global warming caused by the emission of alternative chlorofluorocarbons. For this reason, there is a strong demand for the development of an innovative refrigerator that is clean and has a high heat transport capability, replacing the refrigerator that uses a gaseous refrigerant such as CFC and CFC.

このような背景から、最近になって注目されるようになった冷凍技術が磁気冷凍技術である。磁性体の中には、その磁性体に印加する磁界の大きさが変化すると、その変化に応じて自身の温度を変化させる、いわゆる磁気熱量効果を発現するものがある。この磁気熱量効果を発現する磁性体を利用して熱を輸送する冷凍技術が磁気冷凍技術である。   Against this background, the refrigeration technology that has recently attracted attention is the magnetic refrigeration technology. Some magnetic materials exhibit a so-called magnetocaloric effect that changes their temperature according to the change of the magnitude of the magnetic field applied to the magnetic material. A refrigeration technique that transports heat using a magnetic material that exhibits this magnetocaloric effect is a magnetic refrigeration technique.

磁気冷凍技術を応用した冷凍機としては、例えば、下記特許文献１に記載されているような、固体物質の熱伝導を利用して熱を輸送する磁気冷凍機がある。この磁気冷凍機は以下のような構成によって熱を伝導させる。   As a refrigerator using the magnetic refrigeration technology, for example, there is a magnetic refrigerator that transports heat by utilizing the heat conduction of a solid substance as described in Patent Document 1 below. This magnetic refrigerator conducts heat by the following configuration.

磁気を印加すると温度が上昇する正の磁性体と、磁気を印加すると温度が下降する負の磁性体とを、所定の間隔で交互に複数一方向に並べて配置する。正負一対の磁性体で１つの磁性体ブロックを形成する。一方向に並ぶ複数の磁性体ブロックを環状に複数配置して磁性体ユニットを形成する。この磁性体ユニットと同心で内径と外径が略等しいハブ状の回転体に永久磁石を配置して磁気印加除去部を形成する。正負の磁性体との間を挿脱する熱伝導部材を正負の磁性体との間で摺動自在となるように配置する。   A plurality of positive magnetic bodies that increase in temperature when magnetism is applied and negative magnetic bodies that decrease in temperature when magnetism is applied are alternately arranged in one direction at predetermined intervals. One magnetic body block is formed by a pair of positive and negative magnetic bodies. A plurality of magnetic blocks arranged in one direction are arranged in a ring shape to form a magnetic unit. A permanent magnet is arranged on a hub-like rotating body that is concentric with the magnetic body unit and has substantially the same inner diameter and outer diameter to form a magnetic application removal section. A heat conducting member for inserting and removing between the positive and negative magnetic bodies is disposed so as to be slidable between the positive and negative magnetic bodies.

永久磁石が配置されている回転体を磁性体ユニットと対向するように配置して磁性体ユニットに対し相対的に回転させる。正負の磁性体との間で挿脱される熱伝導部材を磁性体ユニットに対し相対的に回転させる。この回転体の回転によって正負の磁性体に同時に磁気が印加されまた除去される。また、熱伝導部材が回転方向に並ぶ正負の磁性体との間で挿脱される。永久磁石と熱伝導部材が回転することで、磁気熱量効果により磁性体が発生する熱を磁性体が配置される一方向に熱伝導部材を介して輸送する。   The rotating body on which the permanent magnet is disposed is disposed so as to face the magnetic body unit, and is rotated relative to the magnetic body unit. The heat conducting member inserted / removed between the positive / negative magnetic bodies is rotated relative to the magnetic body unit. By the rotation of the rotating body, magnetism is simultaneously applied to and removed from the positive and negative magnetic bodies. Further, the heat conducting member is inserted into and removed from the positive and negative magnetic bodies arranged in the rotation direction. By rotating the permanent magnet and the heat conducting member, the heat generated by the magnetic body due to the magnetocaloric effect is transported through the heat conducting member in one direction in which the magnetic body is disposed.

特開２００７−１４７２０９号公報JP 2007-147209 A

しかしながら、上記特許文献１に記載されている発明の場合、磁性体が発生する熱を輸送するときに、熱伝導部材が正負の磁性体との間で挿脱される。熱伝導部材は正負の磁性体との間で摺動を繰り返すことから、熱伝導部材に耐久性を持たせる必要がある。また、熱伝導部材の摺動に伴い、磁性体との間で生じる摩擦により機械的な損失が発生する。   However, in the case of the invention described in Patent Document 1, the heat conducting member is inserted into and removed from the positive and negative magnetic bodies when transporting the heat generated by the magnetic bodies. Since the heat conducting member repeatedly slides between the positive and negative magnetic bodies, it is necessary to make the heat conducting member durable. In addition, mechanical loss occurs due to friction generated between the heat conducting member and the magnetic material.

さらに、熱伝導部材は正負の磁性体との間で摺動を繰り返すことから、実際には、構造上一方向にのみ熱を輸送することはできず、熱の輸送に際して熱的な損失が発生する。   In addition, since the heat conduction member repeatedly slides between the positive and negative magnetic bodies, in reality, heat cannot be transported in only one direction due to the structure, and thermal loss occurs during heat transport. To do.

熱的な損失は次のような理由から発生する。   Thermal loss occurs for the following reasons.

熱伝導部材が熱伝導部材を挟む磁性体間にあるときには、熱伝導部材を挟む磁性体間でのみ熱が輸送される。ところが熱伝導部材が回転方向に隣り合う磁性体とまたがる位置にあるときには、熱伝導部材を挟む磁性体間だけでなく、回転方向に隣り合う磁性体間にも熱が輸送される。回転方向に隣り合う磁性体に輸送される熱は損失となり、磁気冷凍機の熱輸送能力及び熱輸送効率の低下を招く。   When the heat conducting member is between the magnetic bodies sandwiching the heat conducting member, heat is transported only between the magnetic bodies sandwiching the heat conducting member. However, when the heat conducting member is in a position across the magnetic bodies adjacent in the rotational direction, heat is transported not only between the magnetic bodies sandwiching the heat conducting member but also between the magnetic bodies adjacent in the rotational direction. The heat transported to the magnetic bodies adjacent to each other in the rotation direction is lost, and the heat transport capacity and heat transport efficiency of the magnetic refrigerator are reduced.

本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、摺動の耐久性を持たせる必要がなく、機械的および熱的な損失が極めて小さく、熱輸送能力及び熱輸送効率を向上させることができる、磁気冷暖房装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and does not need to have sliding durability, has very little mechanical and thermal loss, and has a heat transport capability and a heat transport efficiency. An object of the present invention is to provide a magnetic air conditioner that can be improved.

上記目的を達成するための本発明に係る磁気冷暖房装置は、熱輸送器、低温側熱交換部、高温側熱交換部、磁気印加除去部、モータ及び電圧印加除去部を有する。 In order to achieve the above object, a magnetic air conditioner according to the present invention includes a heat transporter, a low temperature side heat exchange unit, a high temperature side heat exchange unit , a magnetic application removal unit , a motor, and a voltage application removal unit .

熱輸送器は、磁気熱量効果を有する磁性体と当該磁性体の熱を輸送する熱伝導部とを交互に配置する。低温側熱交換部は、前記熱輸送器の一端に前記熱伝導部を介して配置する。高温側熱交換部は、前記熱輸送器の他端に前記熱伝導部を介して配置する。磁気印加除去部は、前記熱輸送器の各磁性体に選択的に磁気を印加し除去する。各熱伝導部は、電圧を印加すると前記各磁性体との並び方向の寸法が小さくなって各磁性体との熱伝導を遮断し、電圧を除去すると前記各磁性体との並び方向の寸法が元の寸法に戻って各磁性体との熱伝導を可能にする。モータは、熱輸送器の各磁性体に選択的に磁気を印加し除去するため磁気印加除去部を駆動する。電圧印加制御部は、モータの回転位置に応じて各熱伝導部に選択的に電圧を印加し除去する。電圧印加制御部は、運転条件ごとに定めた、電圧の印加、除去のタイミングを用いて各熱伝導部に電圧を印加し除去する。運転条件は、熱輸送器の要求熱量、低温側熱交換部と高温側熱交換部との間の温度差または磁気印加除去部の駆動パターンの少なくともいずれかであり、駆動パターンは、磁気印加除去部を一定の速度で駆動するか、一定ではない速度で駆動するか、のいずれかである。 The heat transporter alternately arranges a magnetic body having a magnetocaloric effect and a heat conducting portion that transports heat of the magnetic body. The low temperature side heat exchange part is disposed at one end of the heat transporter via the heat conducting part. A high temperature side heat exchange part is arrange | positioned through the said heat conduction part in the other end of the said heat transporter. The magnetic application removal unit selectively applies magnetism to each magnetic body of the heat transporter and removes it. When a voltage is applied to each of the heat conducting portions, the dimension in the direction of alignment with each of the magnetic bodies is reduced to block heat conduction with each of the magnetic bodies, and when the voltage is removed, the dimensions in the direction of alignment with the respective magnetic bodies are reduced. It returns to its original dimensions and enables heat conduction with each magnetic material. The motor drives a magnetic application removal unit to selectively apply and remove magnetism to each magnetic body of the heat transporter. The voltage application control unit selectively applies a voltage to each heat conduction unit according to the rotational position of the motor and removes it. A voltage application control part applies and removes a voltage to each heat conduction part using the timing of voltage application and removal determined for each operating condition. The operating condition is at least one of the required heat amount of the heat transporter, the temperature difference between the low temperature side heat exchange part and the high temperature side heat exchange part, or the drive pattern of the magnetic application removal part. The part is driven at a constant speed or at a non-constant speed.

本発明に係る磁気冷暖房装置によれば、各熱伝導部は、電圧の印加、除去に応じて伸縮するので、磁性体、低温側熱交換部、高温側熱交換部に対して摺動させずに熱を輸送させることができる。このため、各熱伝導部に摺動の耐久性を持たせる必要がなく、各熱伝導部の信頼性が向上する。また、摩擦による機械的な損失をなくすことができる。   According to the magnetic air conditioner according to the present invention, each heat conducting part expands and contracts in response to the application and removal of voltage, so it does not slide with respect to the magnetic body, the low temperature side heat exchange part, and the high temperature side heat exchange part. Can be used to transport heat. For this reason, it is not necessary to give each heat-conductive part the durability of sliding, and the reliability of each heat-conductive part improves. Further, mechanical loss due to friction can be eliminated.

また、各熱伝導部は各磁性体との並び方向にのみ熱を輸送できるので、熱の輸送に際して熱的な損失が小さくできる。   In addition, since each heat conducting part can transport heat only in the direction of alignment with each magnetic body, thermal loss can be reduced during heat transport.

さらに、各熱伝導部は、電圧の印加、除去に応じて、磁性体間、磁性体と低温側熱交換部との間、磁性体と高温側熱交換部との間を、全ての接触面を使って接続するので、熱輸送能力及び熱輸送効率を向上させることができる。   Furthermore, each heat conducting part is connected to all the contact surfaces between the magnetic bodies, between the magnetic body and the low temperature side heat exchanging part, between the magnetic body and the high temperature side heat exchanging part, depending on application and removal of voltage. Since it connects using, heat transport capability and heat transport efficiency can be improved.

本発明に適用する磁気冷暖房の原理図である。It is a principle figure of the magnetic air conditioning applied to this invention. 本発明の磁気冷暖房の効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect of the magnetic air conditioning of this invention. 図１の原理図において熱が移動していく様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mode that heat moves in the principle figure of FIG. 本実施形態に係る熱伝導部の構造図である。FIG. 3 is a structural diagram of a heat conducting unit according to the present embodiment. 本実施形態に係る磁気冷暖房装置の固定部の構成図である。It is a block diagram of the fixing | fixed part of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る磁気冷暖房装置の回転部の構成図である。It is a block diagram of the rotation part of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る磁気冷暖房装置の断面図である。It is sectional drawing of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る磁気冷暖房装置の制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment. 図８の空調制御部と空調情報入力部のさらに具体的な制御系のブロック図である。It is a block diagram of the more concrete control system of the air-conditioning control part of FIG. 8, and an air-conditioning information input part. 本実施形態に係る磁気冷暖房装置の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る磁気冷暖房装置のサブルーチンフローチャートである。It is a subroutine flowchart of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment. 熱伝導の態様（ステップ０から４）と熱伝導部の位置関係（ａからｇ）を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship (a to g) of the aspect (step 0 to 4) of heat conduction, and a heat conductive part. 位置ｂにおける熱伝導部とそれに隣接する磁性体から構成される一組のユニット（破線で囲まれた部分）について熱伝導の態様（ステップ１から４）と磁気の印加状態、熱伝導部の電圧、熱流束の関係を示す図である。A mode of heat conduction (steps 1 to 4), a magnetic application state, and a voltage of the heat conduction part for a set of units (parts surrounded by a broken line) composed of the heat conduction part at the position b and a magnetic substance adjacent thereto. It is a figure which shows the relationship of a heat flux. 図９のスイッチングパターン記憶部が記憶するスイッチングパターンの一例である。It is an example of the switching pattern which the switching pattern memory | storage part of FIG. 9 memorize | stores. 図９のスイッチングパターン記憶部が記憶するスイッチングパターンの他の例である。It is another example of the switching pattern which the switching pattern memory | storage part of FIG. 9 memorize | stores.

まず、本発明の実施形態の説明をする前に、本発明に適用する磁気冷暖房の原理を図面に基づいて詳細に説明する。   First, before describing embodiments of the present invention, the principle of magnetic cooling and heating applied to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（磁気冷暖房の原理）
図１は、本発明に適用する磁気冷暖房の原理図である。磁性体１０Ａ−１０Ｆには、発現される磁気熱量効果の種類が同じ同一材料の磁性体として正の磁性体を用いる。 (Principle of magnetic air conditioning)
FIG. 1 is a diagram showing the principle of magnetic cooling / heating applied to the present invention. For the magnetic bodies 10A to 10F, a positive magnetic body is used as a magnetic body made of the same material and having the same kind of magnetocaloric effect.

磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂ、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄ、磁気印加除去部２０Ｅ、２０Ｆは、磁性体１０Ａ−１０Ｆを挟むようにして、磁性体１０Ａ−１０Ｆの間で往復移動する。つまり、図１Ａの状態から、磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂが磁性体１０Ａから１０Ｂに、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄが磁性体１０Ｃから１０Ｄに、磁気印加除去部２０Ｅ、２０Ｆが磁性体１０Ｅから１０Ｆに、一斉に移動して、図１Ｂの状態になる。   The magnetic application removal units 20A and 20B, the magnetic application removal units 20C and 20D, and the magnetic application removal units 20E and 20F reciprocate between the magnetic bodies 10A to 10F so as to sandwich the magnetic bodies 10A to 10F. That is, from the state of FIG. 1A, the magnetic application removal units 20A and 20B are from the magnetic bodies 10A to 10B, the magnetic application removal units 20C and 20D are from the magnetic bodies 10C to 10D, and the magnetic application removal units 20E and 20F are from the magnetic body 10E. It moves to 10F all at once, and it will be in the state of FIG. 1B.

次に、図１Ｂの状態から、磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂが磁性体１０Ｂから１０Ａに、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄが磁性体１０Ｄから１０Ｃに、磁気印加除去部２０Ｅ、２０Ｆが磁性体１０Ｆから１０Ｅに、一斉に移動して、磁気印加除去部と磁性体の位置関係が図１Ａの状態に戻る。したがって、磁気印加除去部が往復移動すると、図１Ａと図１Ｂの状態が交互に繰り返される。   Next, from the state of FIG. 1B, the magnetic application removal units 20A and 20B are changed from the magnetic bodies 10B to 10A, the magnetic application removal units 20C and 20D are changed from the magnetic bodies 10D to 10C, and the magnetic application removal units 20E and 20F are the magnetic bodies 10F. To 10E all at once, and the positional relationship between the magnetic application removal unit and the magnetic body returns to the state shown in FIG. 1A. Therefore, when the magnetic application removing unit reciprocates, the states of FIGS. 1A and 1B are alternately repeated.

本実施形態では、磁性体１０Ａ−１０Ｆには正の磁性体を用いている。しかし、負の磁性体を用いても良い。正の磁性体は磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｆで磁気を印加すると発熱し除去すると吸熱する。一方、負の磁性体は磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｆで磁気を印加すると吸熱し除去すると発熱する。このように、正の磁性体と負の磁性体とでは、発現される磁気熱量効果が正反対であり、磁気熱量効果の種類が異なる。本実施形態の場合、負の磁性体に比較して安価で発熱量が大きい正の磁性体を用いる。負の磁性体は希少な磁性材料から製造しなければならないのでコスト高になり、また、負の磁性体の磁気熱量効果の大きさが正の磁性体の磁気熱量効果の大きさよりも小さいからである。   In the present embodiment, a positive magnetic material is used for the magnetic materials 10A to 10F. However, a negative magnetic material may be used. The positive magnetic material generates heat when it is applied with the magnetism application removal unit 20A-20F, and absorbs heat when it is removed. On the other hand, the negative magnetic body absorbs heat when it is applied with the magnetism application removing unit 20A-20F and generates heat when it is removed. Thus, a positive magnetic body and a negative magnetic body are opposite to each other in the magnetocaloric effect, and the types of magnetocaloric effect are different. In the case of the present embodiment, a positive magnetic material that is cheaper and generates a larger amount of heat than a negative magnetic material is used. Negative magnetic materials have to be manufactured from rare magnetic materials, resulting in high costs, and because the magnitude of the magnetocaloric effect of negative magnetic materials is smaller than that of positive magnetic materials. is there.

磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｆには永久磁石を用いる。磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂ、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄ、磁気印加除去部２０Ｅ、２０Ｆは、それぞれが一体となって、図示左右方向に往復移動する。したがって、磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｆは磁性体１０Ａ−１０Ｆに個別に磁気を印加する。   Permanent magnets are used for the magnetic application removal units 20A-20F. The magnetic application removal units 20A and 20B, the magnetic application removal units 20C and 20D, and the magnetic application removal units 20E and 20F are integrated with each other and reciprocate in the horizontal direction in the figure. Therefore, the magnetic application removing unit 20A-20F individually applies magnetism to the magnetic bodies 10A-10F.

熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、磁性体１０Ａ−１０Ｆが磁気熱量効果により発生した熱を低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに向けて伝達する。熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧のＯＮ、ＯＦＦによって伸縮する特性を持つ高分子エラストマーを用いて形成する。熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、図１Ａ、Ｂに示すように、電圧を印加（ＯＮ）すると収縮して寸法が小さくなり、電圧を除去（ＯＦＦ）すると伸張して元の寸法に戻る。このため、熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧の印加、除去を制御することで磁性体１０Ａ−１０Ｆに接触させたりさせなかったりすることができ、磁性体の並び方向に向けて効率的に熱を伝達させることができる。   The heat conducting units 30A-30G transfer heat generated by the magnetic bodies 10A-10F due to the magnetocaloric effect from the low temperature side heat exchange unit 40A to the high temperature side heat exchange unit 40B. The heat conducting portions 30A-30G are formed using a polymer elastomer that has a property of expanding and contracting when the voltage is turned on and off. As shown in FIGS. 1A and 1B, the heat conducting portions 30A to 30G contract and shrink in size when a voltage is applied (ON), and expand to return to their original dimensions when the voltage is removed (OFF). For this reason, the heat conducting portions 30A-30G can be made not to contact the magnetic bodies 10A-10F by controlling the application and removal of the voltage, and heat can be efficiently applied in the direction in which the magnetic bodies are arranged. Can be transmitted.

熱伝導部３０Ａは、低温側熱交換部４０Ａとこれと隣り合う磁性体１０Ａとの間で伸縮して両者を機械的に断続する。熱伝導部３０Ｂは、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間で伸縮して両者を機械的に断続する。同様に、熱伝導部３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆは、磁性体１０Ｂと１０Ｃとの間、磁性体１０Ｃと１０Ｄとの間、磁性体１０Ｄと１０Ｅとの間、磁性体１０Ｅと１０Ｆとの間で伸縮して両者を機械的に断続する。熱伝導部３０Ｇは、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間で伸縮して両者を機械的に断続する。   The heat conducting section 30A expands and contracts between the low temperature side heat exchanging section 40A and the adjacent magnetic body 10A, and mechanically interrupts both. The heat conducting unit 30B expands and contracts between the magnetic bodies 10A and 10B and mechanically interrupts both. Similarly, the heat conducting portions 30C, 30D, 30E, and 30F are provided between the magnetic bodies 10B and 10C, between the magnetic bodies 10C and 10D, between the magnetic bodies 10D and 10E, and between the magnetic bodies 10E and 10F. Extends and contracts mechanically between the two. The heat conducting unit 30G expands and contracts between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchanging unit 40B, and mechanically interrupts both.

熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｆは、同じタイミングで、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間、磁性体１０Ｃと１０Ｄとの間、磁性体１０Ｅと１０Ｆとの間で伸縮し両者を機械的に断続する。また、熱伝導部３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｅ、３０Ｇも、同じタイミングで、低温側熱交換部４０Ａと磁性体１０Ａとの間、磁性体１０Ｂと１０Ｃとの間、磁性体１０Ｄと１０Ｅとの間、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間で伸縮し両者を機械的に断続する。熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｆと熱伝導部３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｅ、３０Ｇとは交互に伸縮を繰り返す。   The heat conducting portions 30B, 30D, and 30F expand and contract between the magnetic bodies 10A and 10B, between the magnetic bodies 10C and 10D, and between the magnetic bodies 10E and 10F at the same timing, and mechanically interrupt the both. . Further, the heat conducting portions 30A, 30C, 30E, 30G are also at the same timing, between the low temperature side heat exchanging portion 40A and the magnetic body 10A, between the magnetic bodies 10B and 10C, between the magnetic bodies 10D and 10E, It expands and contracts between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchange part 40B, and both are mechanically interrupted. The heat conducting portions 30B, 30D, and 30F and the heat conducting portions 30A, 30C, 30E, and 30G repeat expansion and contraction alternately.

図１Ａに示すように、磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂが磁性体１０Ａに、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄが磁性体１０Ｃに、磁気印加除去部２０Ｅ、２０Ｆが磁性体１０Ｅに、それぞれ位置する。このときには、磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅに対して磁気が印加され、磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆには磁気が印加されておらず磁気が除去されている。したがって、磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅは発熱する。そして同時に、熱伝導部３０Ｂが磁性体１０Ａと１０Ｂとの間を、熱伝導部３０Ｄが磁性体１０Ｃと１０Ｄとの間を、熱伝導部３０Ｆが磁性体１０Ｅと１０Ｆとの間を、それぞれ接続する。   As shown in FIG. 1A, the magnetic application removal units 20A and 20B are positioned on the magnetic body 10A, the magnetic application removal units 20C and 20D are positioned on the magnetic body 10C, and the magnetic application removal units 20E and 20F are positioned on the magnetic body 10E, respectively. At this time, magnetism is applied to the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E, and no magnetism is applied to the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F, and the magnetism is removed. Therefore, the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E generate heat. At the same time, the heat conduction part 30B connects between the magnetic bodies 10A and 10B, the heat conduction part 30D connects between the magnetic bodies 10C and 10D, and the heat conduction part 30F connects between the magnetic bodies 10E and 10F, respectively. To do.

したがって、磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅが磁気熱量効果により発生した熱は磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆにそれぞれ移動する。このときには、熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｆには電圧を印加せず、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間、磁性体１０Ｃと１０Ｄとの間、磁性体１０Ｅと１０Ｆとの間を接続する。一方、熱伝導部３０Ａと３０Ｇには電圧を印加し低温側熱交換部４０Ａと磁性体１０Ａとの間及び高温側熱交換部４０Ｂと磁性体１０Ｆとの間を遮断する。また、熱伝導部３０Ｃ、３０Ｅにも電圧を印加し磁性体１０Ｂ、１０Ｃとの間及び磁性体１０Ｄ、１０Ｅとの間を遮断する。   Therefore, the heat generated by the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E due to the magnetocaloric effect moves to the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F, respectively. At this time, no voltage is applied to the heat conducting portions 30B, 30D, and 30F, and the magnetic bodies 10A and 10B, the magnetic bodies 10C and 10D, and the magnetic bodies 10E and 10F are connected. On the other hand, a voltage is applied to the heat conducting units 30A and 30G to block between the low temperature side heat exchange unit 40A and the magnetic body 10A and between the high temperature side heat exchange unit 40B and the magnetic body 10F. In addition, a voltage is also applied to the heat conducting portions 30C and 30E to block between the magnetic bodies 10B and 10C and between the magnetic bodies 10D and 10E.

次に、図１Ｂに示すように、磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂが磁性体１０Ｂに、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄが磁性体１０Ｄに、磁気印加除去部２０Ｅ、２０Ｆが磁性体１０Ｆに、それぞれ位置する。このときには、磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆに対して磁気が印加され、磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅには磁気が印加されておらず磁気が除去されている。したがって、磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆは発熱する。そして同時に、熱伝導部３０Ａが低温側熱交換部４０Ａと磁性体１０Ａとの間を、熱伝導部３０Ｃが磁性体１０Ｂと１０Ｃとの間を、熱伝導部３０Ｅが磁性体１０Ｄと１０Ｅとの間を、熱伝導部３０Ｇが磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間を、それぞれ接続する。   Next, as shown in FIG. 1B, the magnetic application removal units 20A and 20B are the magnetic body 10B, the magnetic application removal units 20C and 20D are the magnetic body 10D, and the magnetic application removal units 20E and 20F are the magnetic body 10F, respectively. To position. At this time, magnetism is applied to the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F, and no magnetism is applied to the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E, and the magnetism is removed. Therefore, the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F generate heat. At the same time, the heat conduction part 30A is between the low temperature side heat exchange part 40A and the magnetic body 10A, the heat conduction part 30C is between the magnetic bodies 10B and 10C, and the heat conduction part 30E is between the magnetic bodies 10D and 10E. The heat conduction part 30G connects between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchange part 40B.

このときには、磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅが磁気熱量効果により吸熱され、磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆが磁気熱量効果により発熱する。したがって、低温側熱交換部４０Ａから磁性体１０Ａに、磁性体１０Ｂから磁性体１０Ｃに、磁性体１０Ｄから磁性体１０Ｅに、磁性体１０Ｆから高温側熱交換部４０Ｂに熱が移動する。このときには、熱伝導部３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｅ、３０Ｇには電圧を印加せず、低温側熱交換部４０Ａと磁性体１０Ａとの間、磁性体１０Ｂと１０Ｃとの間、磁性体１０Ｄと１０Ｅとの間、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間を接続する。一方、熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｆには電圧を印加し磁性体１０Ａと１０Ｂとの間、磁性体１０Ｃと１０Ｄとの間、及び磁性体１０Ｅと１０Ｆとの間を遮断する。   At this time, the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E absorb heat by the magnetocaloric effect, and the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F generate heat by the magnetocaloric effect. Accordingly, heat is transferred from the low temperature side heat exchange section 40A to the magnetic body 10A, from the magnetic body 10B to the magnetic body 10C, from the magnetic body 10D to the magnetic body 10E, and from the magnetic body 10F to the high temperature side heat exchange section 40B. At this time, no voltage is applied to the heat conducting portions 30A, 30C, 30E, and 30G, and the low temperature side heat exchanging portion 40A and the magnetic body 10A, the magnetic bodies 10B and 10C, the magnetic bodies 10D and 10E, Between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchange part 40B. On the other hand, a voltage is applied to the heat conducting portions 30B, 30D, and 30F to block between the magnetic bodies 10A and 10B, between the magnetic bodies 10C and 10D, and between the magnetic bodies 10E and 10F.

以上のように、磁気印加除去部を図示左右方向に連動して往復移動させることによって、磁性体は発熱と吸熱を交互に繰り返す。さらに、磁気印加除去部の移動に連動して、熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、低温側熱交換部４０Ａ、磁性体１０Ａ−１０Ｆ、高温側熱交換部４０Ｂそれぞれの間で断続を繰り返す。このため、磁気熱量効果により得られた磁性体の熱が低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに移動する。   As described above, the magnetic body repeats heat generation and heat absorption alternately by reciprocating the magnetic application removal unit in conjunction with the horizontal direction in the figure. Further, in conjunction with the movement of the magnetic application removal unit, the heat conducting units 30A-30G are repeatedly intermittent between the low temperature side heat exchange unit 40A, the magnetic body 10A-10F, and the high temperature side heat exchange unit 40B. For this reason, the heat | fever of the magnetic body obtained by the magnetocaloric effect moves from the low temperature side heat exchange part 40A to the high temperature side heat exchange part 40B.

図２は、本発明の磁気冷暖房の効果を示すグラフである。このグラフに示すように、磁気冷凍機が動作を開始した後の比較的初期時には、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の温度差は小さい。時間が経過するにしたがって低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の温度差が次第に大きくなっていき、最終的には、長時間経過後の直線で示すように、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の温度差が最大になる。この状態で、低温側熱交換部４０Ａの熱を利用して、たとえば室内の温度を下げることができ、高温側熱交換部４０Ｂの熱を利用して、たとえば室内の温度を上げることができる。   FIG. 2 is a graph showing the effect of the magnetic air conditioning according to the present invention. As shown in this graph, the temperature difference between the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B is small at a relatively initial stage after the operation of the magnetic refrigerator. As time passes, the temperature difference between the low temperature side heat exchange section 40A and the high temperature side heat exchange section 40B gradually increases, and finally, as shown by the straight line after a long time has passed, The temperature difference between the heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B is maximized. In this state, for example, the indoor temperature can be lowered using the heat of the low temperature side heat exchange unit 40A, and the indoor temperature can be increased, for example, using the heat of the high temperature side heat exchange unit 40B.

次に、図１のように、各磁性体ブロックに対応して設けた磁気印加除去部を図示左右方向に連動して往復移動させたときに熱が移動していく様子を図３の模式図に基づいて説明する。   Next, as shown in FIG. 1, the schematic diagram of FIG. 3 shows the state in which heat moves when the magnetic application removal unit provided corresponding to each magnetic block is reciprocated in the left-right direction in the figure. Based on

まず前提として、全ての磁性体は同一材料で形成されており、全ての磁性体の磁気熱量効果が同一の種類であって、温度変化量が５℃のものを用いた場合を想定する。具体的には、全ての磁性体は、磁気を印加されると５℃温度が上昇し、磁気が除去されると５℃温度が下降する特性を持っていると想定する。   First, it is assumed that all the magnetic materials are made of the same material, and all the magnetic materials have the same type of magnetocaloric effect and have a temperature variation of 5 ° C. Specifically, it is assumed that all magnetic materials have a characteristic that the temperature increases by 5 ° C. when magnetism is applied and decreases by 5 ° C. when the magnetism is removed.

まず、図３の（１）に示すように、初期の状態では全ての磁性体１０Ａ−１０Ｆが室温の２０℃になっている。このときには、図示のように全ての熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに電圧は印加せず（ＯＦＦ）、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間で全ての磁性体１０Ａ−１０Ｆを熱伝導部３０Ａ−３０Ｇで接続する。なお、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間で、交互に配置する磁性体と熱伝導部は熱輸送器を形成する。   First, as shown in (1) of FIG. 3, in the initial state, all the magnetic bodies 10A-10F are at room temperature of 20 ° C. At this time, as shown in the figure, no voltage is applied to all the heat conducting portions 30A-30G (OFF), and all the magnetic bodies 10A-10F are placed between the low temperature side heat exchanging portion 40A and the high temperature side heat exchanging portion 40B. It connects by heat conduction part 30A-30G. In addition, between the low temperature side heat exchange part 40A and the high temperature side heat exchange part 40B, the magnetic body and heat conduction part which are alternately arranged form a heat transporter.

次に、図３の（２）に示すように、この状態で磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｆを一斉に右側に移動させ、右隣に位置する磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆに磁気を印加する。これと同時に、図３の（２）に示すように、熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｆに電圧を印加し、低温側熱交換部４０Ａと磁性体１０Ａとの間、磁性体１０Ｂと１０Ｃとの間、磁性体１０Ｄと１０Ｅとの間、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間で熱伝導ができるようにする。   Next, as shown in (2) of FIG. 3, in this state, the magnetic application removing units 20A-20F are simultaneously moved to the right side, and magnetism is applied to the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F located on the right side. At the same time, as shown in (2) of FIG. 3, a voltage is applied to the heat conducting portions 30B, 30D, and 30F, and between the low temperature side heat exchanging portion 40A and the magnetic body 10A, between the magnetic bodies 10B and 10C. In the meantime, heat conduction can be performed between the magnetic bodies 10D and 10E and between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchanging section 40B.

図３の（２）の状態では、磁気が除去された磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅの温度が１５℃に低下し、磁気が印加された磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆの温度が２５℃に上昇する。このため、図に示すように、熱伝導部を介して温度の高い方から温度の低いほうに熱が移動する。   In the state of (2) of FIG. 3, the temperature of the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E from which magnetism has been removed decreases to 15 ° C., and the temperature of the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F to which magnetism has been applied increases to 25 ° C. To do. For this reason, as shown in the figure, heat moves from the higher temperature side to the lower temperature side through the heat conducting portion.

この熱の移動によって、図３の（２）´に示すように、磁性体１０Ａと低温側熱交換部４０Ａの温度が１７．５℃になり、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂの温度が２２．５℃になる。   Due to this heat transfer, the temperature of the magnetic body 10A and the low temperature side heat exchange part 40A becomes 17.5 ° C., as shown in FIG. 3 (2) ′, and the temperature of the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchange part 40B. Becomes 22.5 ° C.

次に、図３の（３）に示すように、磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｆを一斉に左側に移動させ、左隣に位置する磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅに磁気を印加する。これと同時に、図３の（３）に示すように、熱伝導部３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｅ、３０Ｇに電圧を印加し、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間、磁性体１０Ｃと１０Ｄとの間、磁性体１０Ｅと１０Ｆとの間で熱伝導ができるようにする。一方、熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｆには電圧を印加せず、低温側熱交換部４０Ａと磁性体１０Ａとの間、磁性体１０Ｂと１０Ｃとの間、磁性体１０Ｄと１０Ｅとの間、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間の熱伝導を遮断する。   Next, as shown in (3) of FIG. 3, the magnetic application removing units 20A-20F are simultaneously moved to the left side, and magnetism is applied to the magnetic bodies 10A, 10C, 10E located on the left side. At the same time, as shown in FIG. 3 (3), a voltage is applied to the heat conducting portions 30A, 30C, 30E, and 30G, between the magnetic bodies 10A and 10B, between the magnetic bodies 10C and 10D, and between the magnetic bodies 10C and 10D. Allow heat conduction between the bodies 10E and 10F. On the other hand, no voltage is applied to the heat conducting portions 30B, 30D, and 30F, and between the low temperature side heat exchanging portion 40A and the magnetic body 10A, between the magnetic bodies 10B and 10C, between the magnetic bodies 10D and 10E, The heat conduction between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchange part 40B is cut off.

図３の（３）の状態では、磁気が印加された磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅの温度が図３の（２）´の状態の温度から５℃上昇し、磁気が除去された磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆの温度が図３の（２）´の状態の温度から５℃低下する。このため、図に示すように、熱伝導部を介し隣接する磁性体との間で温度の高い方から温度の低いほうに熱が移動する。   In the state of (3) in FIG. 3, the temperature of the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E to which magnetism is applied is increased by 5 ° C. from the temperature of the state of (2) ′ in FIG. The temperatures of 10D and 10F decrease by 5 ° C. from the temperature in the state (2) ′ of FIG. For this reason, as shown in the figure, heat moves from the higher temperature side to the lower temperature side between the adjacent magnetic bodies via the heat conducting portion.

この熱の移動によって、図３の（３）´に示すように、低温側熱交換部４０Ａの温度が１７．５℃になり、磁性体１０Ａ、１０Ｂの温度が１８．７５℃になる。また、磁性体１０Ｃ、１０Ｄの温度が２０℃になり、磁性体１０Ｅ、１０Ｆの温度が２１．２５℃になる。そして、高温側熱交換部４０Ｂの温度が２２．５℃になる。   Due to this heat transfer, the temperature of the low temperature side heat exchanging portion 40A becomes 17.5 ° C., and the temperature of the magnetic bodies 10A and 10B becomes 18.75 ° C., as shown in FIG. Further, the temperature of the magnetic bodies 10C and 10D is 20 ° C., and the temperature of the magnetic bodies 10E and 10F is 21.25 ° C. And the temperature of the high temperature side heat exchange part 40B will be 22.5 degreeC.

以上のように、磁気印加除去部を磁性体に沿って左右に往復移動させ、磁気印加除去部の移動に同期させて熱伝導部に印加する電圧をＯＮ、ＯＦＦさせることによって、低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱が移動していく。時間が経過するにしたがって、図２に示したように、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の温度差が大きくなっていく。最終的には、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の温度差が安定する。この状態で、低温側熱交換部４０Ａの熱を利用して、たとえば室内の温度を下げることができ、高温側熱交換部４０Ｂの熱を利用して、たとえば室内の温度を上げることができる。   As described above, the low temperature side heat exchange is achieved by reciprocating the magnetic application removal part left and right along the magnetic body and turning on and off the voltage applied to the heat conduction part in synchronization with the movement of the magnetic application removal part. Heat moves from the part 40A to the high temperature side heat exchange part 40B. As time passes, as shown in FIG. 2, the temperature difference between the low temperature side heat exchange section 40A and the high temperature side heat exchange section 40B increases. Eventually, the temperature difference between the low temperature side heat exchange part 40A and the high temperature side heat exchange part 40B is stabilized. In this state, for example, the indoor temperature can be lowered using the heat of the low temperature side heat exchange unit 40A, and the indoor temperature can be increased, for example, using the heat of the high temperature side heat exchange unit 40B.

なお、図１及び図３の説明は、発現される磁気熱量効果の種類が同じ同一材料の磁性体として正の磁性体を用いた場合に当てはまる。発現される磁気熱量効果の種類が同じ同一材料の磁性体として負の磁性体を用いた場合には、熱の移動方向は図１及び図３に示した方向とは逆になる。したがって、負の磁性体を用いた場合、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂの位置が図１及び図３とは逆になる。   The description of FIGS. 1 and 3 is applicable when a positive magnetic material is used as a magnetic material of the same material having the same type of magnetocaloric effect. When a negative magnetic material is used as a magnetic material of the same material that exhibits the same type of magnetocaloric effect, the direction of heat transfer is opposite to the direction shown in FIGS. Therefore, when a negative magnetic body is used, the positions of the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B are opposite to those in FIGS.

以上が、本発明に適用する磁気冷暖房の原理である。以上では、２つの磁性体を１組として磁性体ブロックを形成し、この磁性体ブロックをさらに３つ一列に配列して磁性体ユニットを形成する形態について述べた。   The above is the principle of magnetic cooling and heating applied to the present invention. In the above description, an embodiment has been described in which a magnetic body block is formed with two magnetic bodies as a set, and this magnetic body block is further arranged in a row to form a magnetic body unit.

しかし、本発明は、この形態には限られず、さらに多くの磁性体を一列に配列して磁性体ブロックを形成し、さらに多くの磁性体ブロックを一列に配列して磁性体ユニットを形成する形態にも適用できる。さらに、本発明は、磁性体ユニットを複数並列に環状に配置する形態にも適用できる。これらの形態の場合にも、磁性体ブロックごとに磁気印加除去部を設けるのは、上記の形態の場合と同一である。   However, the present invention is not limited to this mode, and more magnetic bodies are arranged in a row to form a magnetic block, and more magnetic blocks are arranged in a row to form a magnetic unit. It can also be applied to. Furthermore, the present invention can also be applied to a form in which a plurality of magnetic units are arranged in parallel in a ring shape. Also in the case of these forms, the provision of the magnetic application removal unit for each magnetic block is the same as in the case of the above form.

（熱伝導部の構造）
次に、本実施形態に係る磁気冷暖房装置が採用する熱伝導部の具体的な構造について説明する。図４は本実施形態に係る熱伝導部の構造図である。 (Structure of heat conduction part)
Next, a specific structure of the heat conducting unit employed by the magnetic air conditioner according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a structural diagram of the heat conducting unit according to the present embodiment.

図１に示したように、熱伝導部３０Ａと３０Ｂは磁性体１０Ａの対向する両面に、熱伝導部３０Ｃと３０Ｄは磁性体１０Ｃの対向する両面に、熱伝導部３０Ｅと３０Ｆは磁性体１０Ｅの対向する両面に、それぞれ設ける。熱伝導部３０Ｇは磁性体１０Ｆの高温側熱交換部４０Ｂ側の片面に設ける。   As shown in FIG. 1, the heat conducting portions 30A and 30B are on opposite surfaces of the magnetic body 10A, the heat conducting portions 30C and 30D are on opposite surfaces of the magnetic body 10C, and the heat conducting portions 30E and 30F are on the magnetic body 10E. Are provided on both sides facing each other. The heat conducting unit 30G is provided on one surface of the magnetic body 10F on the high temperature side heat exchanging unit 40B side.

図４では、磁性体１０Ａの対向する両面に取り付ける熱伝導部３０Ａと３０Ｂを例示する。熱伝導部３０Ａ、３０Ｂは、磁性体１０Ａの対向する両面に取り付ける。熱伝導部３０Ａには、高分子エラストマー３２Ａの対向する両面に伸縮性電極３４Ａ１、３４Ａ２を取り付けてある。また、熱伝導部３０Ｂには、高分子エラストマー３２Ｂの対向する両面に伸縮性電極３４Ｂ１、３４Ｂ２を取り付けてある。熱伝導部３０Ａ、３０Ｂは、磁性体１０Ａに効率的に熱を伝達させなければならないので、高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂ、伸縮性電極３４Ａ１、３４Ａ２、３４Ｂ１、３４Ｂ２は熱伝達率の高い材料を選定している。   FIG. 4 illustrates heat conducting portions 30A and 30B attached to both opposing surfaces of the magnetic body 10A. The heat conducting portions 30A and 30B are attached to both opposing surfaces of the magnetic body 10A. Stretchable electrodes 34A1 and 34A2 are attached to the opposite surfaces of the polymer elastomer 32A in the heat conducting portion 30A. In addition, stretchable electrodes 34B1 and 34B2 are attached to the opposite surfaces of the polymer elastomer 32B in the heat conducting portion 30B. Since the heat conducting portions 30A and 30B must efficiently transfer heat to the magnetic body 10A, materials having high heat transfer coefficients are selected for the polymer elastomers 32A and 32B and the stretchable electrodes 34A1, 34A2, 34B1, and 34B2. doing.

高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂを形成する材料としては、架橋点の動く高分子化合物、より具体的には、ポリロタキサンを用いる。ポリロタキサンは、環状分子の開口部が直鎖状分子によって串刺し状に包接された擬ポリロタキサンの両端末に環状分子が遊離しないように封鎖基を配置している。環状分子としては、α−シクロデキストリン、直鎖状分子としては、ポリエチレングリコールを用いたものがあげられる。ポリロタキサンは、低ひずみ領域のヤング率Ｅが高ひずみ領域のヤング率Ｅよりも小さい。換言すれば、作用する応力ρの変化に対するひずみεの変化が、高ひずみ領域よりも低ひずみ領域で大きくなるという特性を有する。   As a material for forming the polymer elastomers 32A and 32B, a polymer compound having a moving crosslinking point, more specifically, a polyrotaxane is used. In the polyrotaxane, blocking groups are arranged so that the cyclic molecules are not released at both ends of the pseudopolyrotaxane in which the openings of the cyclic molecules are skewered by the linear molecules. Examples of the cyclic molecule include α-cyclodextrin, and examples of the linear molecule include those using polyethylene glycol. In the polyrotaxane, the Young's modulus E in the low strain region is smaller than the Young's modulus E in the high strain region. In other words, there is a characteristic that the change in the strain ε with respect to the change in the acting stress ρ becomes larger in the low strain region than in the high strain region.

高分子エラストマー３２Ａの両面には伸縮性電極３４Ａ１、３４Ａ２を、高分子エラストマー３２Ｂの両面には伸縮性電極３４Ｂ１、３４Ｂ２を、それぞれ接着剤を極薄く塗って貼り付ける。接着剤は、高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂと伸縮性電極３４Ａ１、３４Ａ２、３４Ｂ１、３４Ｂ２との間の熱伝導性を阻害しないように、熱伝導性の接着剤を用いるか、熱伝導性の良好な銅やアルミなどの金属粉を接着性が保持される程度に混入した接着剤を用いる。   The stretchable electrodes 34A1 and 34A2 are applied to both surfaces of the polymer elastomer 32A, and the stretchable electrodes 34B1 and 34B2 are applied to both surfaces of the polymer elastomer 32B by applying an extremely thin adhesive. As the adhesive, either a heat conductive adhesive or a good heat conductivity is used so as not to hinder the thermal conductivity between the polymer elastomers 32A and 32B and the stretchable electrodes 34A1, 34A2, 34B1, and 34B2. An adhesive containing metal powder such as copper or aluminum mixed to such an extent that adhesion is maintained is used.

磁性体１０Ａの対向する両面に、高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂの伸縮性電極３４Ａ２、３４Ｂ２を、それぞれ接着剤を極薄く塗って貼り付ける。接着剤は、磁性体１０Ａと伸縮性電極３４Ａ２、３４Ｂ２との間の熱伝導性を阻害しないように、高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂと伸縮性電極３４Ａ１、３４Ａ２、３４Ｂ１、３４Ｂ２とを接着する接着剤と同一の接着剤を用いる。   The elastic electrodes 34A2 and 34B2 of the polymer elastomers 32A and 32B are pasted on the opposing surfaces of the magnetic body 10A by applying an extremely thin adhesive. The adhesive is an adhesive that bonds the polymer elastomers 32A, 32B and the stretchable electrodes 34A1, 34A2, 34B1, 34B2 so as not to hinder the thermal conductivity between the magnetic body 10A and the stretchable electrodes 34A2, 34B2. Use the same adhesive.

したがって、磁性体１０Ａの一方の面に熱伝導部３０Ａが、磁性体１０Ａの他方の面に熱伝導部３０Ｂが取り付けられる。熱伝導部３０Ａの伸縮性電極３４Ａ１と３４Ａ２との間に電圧を印加すると、高分子エラストマー３２Ａの磁性体１０Ａとの並び方向の寸法（厚み）が１０％程度小さくなる。これによって、隣接する磁性体との間に空気層を形成することができる。隣接する磁性体との間の断熱性は２０−３０μｍの空気層が確保できれば十分である。一方、伸縮性電極３４Ａ１と３４Ａ２との間の電圧を取り除くと、高分子エラストマー３２Ａの磁性体１０Ａとの並び方向の寸法（厚み）が元の寸法に戻る。これによって、熱伝導部３０Ａ、３０Ｂを、隣接する磁性体と機械的に接続することができ、電圧が印加されているときには断熱部材として機能させ、電圧が印加されていないときには熱伝導部材として機能させることができる。なお、磁性体１０Ａと高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂとの間の伸縮性電極３４Ａ２、３４Ｂ２は省略しても良い。この場合には、磁性体１０Ａと高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂとを直接上記の接着剤で貼り付ける。   Therefore, the heat conducting portion 30A is attached to one surface of the magnetic body 10A, and the heat conducting portion 30B is attached to the other surface of the magnetic body 10A. When a voltage is applied between the stretchable electrodes 34A1 and 34A2 of the heat conducting unit 30A, the dimension (thickness) in the alignment direction of the polymer elastomer 32A with the magnetic body 10A is reduced by about 10%. Thereby, an air layer can be formed between adjacent magnetic bodies. Insulation between adjacent magnetic materials is sufficient if an air layer of 20-30 μm can be secured. On the other hand, when the voltage between the stretchable electrodes 34A1 and 34A2 is removed, the dimension (thickness) in the alignment direction of the polymer elastomer 32A with the magnetic body 10A returns to the original dimension. Accordingly, the heat conducting portions 30A and 30B can be mechanically connected to the adjacent magnetic body, function as a heat insulating member when a voltage is applied, and function as a heat conducting member when no voltage is applied. Can be made. The stretchable electrodes 34A2 and 34B2 between the magnetic body 10A and the polymer elastomers 32A and 32B may be omitted. In this case, the magnetic body 10A and the polymer elastomers 32A and 32B are directly attached with the above adhesive.

高分子エラストマー３２Ａは、厳密には、伸縮性電極３４Ａ１と３４Ａ２との間に電圧を印加すると磁性体１０Ａとの並び方向の寸法が変化するだけではなく、磁性体１０Ａとの並び方向に直交する方向の寸法もわずかではあるが変化する。このため、熱伝導部３０Ａに貼り付ける電極には伸縮性のある電極を用い、電極が高分子エラストマー３２Ａの変形に無理なく追従できるようにしている。これによって、熱伝導部３０Ａの耐久性を向上させることができる。なお、以上では、熱伝導部３０Ａに高分子エラストマーを用いたが、高分子エラストマーの代わりに、圧電素子（ピエゾアクチュエータ）を用いても良い。   Strictly speaking, when a voltage is applied between the stretchable electrodes 34A1 and 34A2, the polymer elastomer 32A not only changes the dimension in the alignment direction with the magnetic body 10A but also is orthogonal to the alignment direction with the magnetic body 10A. Directional dimensions also vary slightly. For this reason, a stretchable electrode is used as the electrode attached to the heat conducting portion 30A so that the electrode can follow the deformation of the polymer elastomer 32A without difficulty. Thereby, the durability of the heat conducting unit 30A can be improved. In the above description, the polymer elastomer is used for the heat conducting portion 30A. However, a piezoelectric element (piezo actuator) may be used instead of the polymer elastomer.

このように、電圧の印加、除去によって伸縮する高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂを熱伝導部３０Ａ、３０Ｂに用いると、隣接する磁性体に伸縮性電極３４Ａ１、３４Ｂ１が接触しまた離れるという動作だけで熱伝導を断続させることができる。このため、従来のように、熱伝導を断続させるために熱伝導部を磁性体間で摺動させる必要がなく、熱伝導部の耐久性が向上し、同時に信頼性も向上する。磁気冷暖房装置を車載するためには小型化が要求され、小型化するためには磁気冷暖房装置の高周波化が必要である。高周波化するためには、磁性体間の熱伝達を高速（例えば０．１秒程度）で行う必要がある。本実施形態の熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧をＯＮ、ＯＦＦする周期を短くすることで高周波化できる。これには、高分子エラストマー３２Ａ、３２Ｂの伸縮の周波数応答性と耐久性、伸縮性電極の伸縮の周波数応答性と磁性体への接触の耐久性を確保すればよい。これは磁性体間での摺動の耐久性を確保することに比較したら非常にたやすいことである。   As described above, when the polymer elastomers 32A and 32B that expand and contract by applying and removing voltage are used for the heat conducting portions 30A and 30B, only the operation in which the stretchable electrodes 34A1 and 34B1 come into contact with and separate from the adjacent magnetic bodies is performed. Conduction can be interrupted. For this reason, unlike the prior art, it is not necessary to slide the heat conducting portion between the magnetic bodies in order to interrupt the heat conduction, so that the durability of the heat conducting portion is improved and at the same time the reliability is improved. In order to mount the magnetic air conditioner on the vehicle, downsizing is required, and in order to reduce the size, it is necessary to increase the frequency of the magnetic air conditioner. In order to increase the frequency, it is necessary to transfer heat between magnetic bodies at a high speed (for example, about 0.1 second). The heat conducting units 30A-30G of the present embodiment can increase the frequency by shortening the cycle of turning on and off the voltage. For this purpose, the frequency response and durability of expansion and contraction of the polymer elastomers 32A and 32B, the frequency response of expansion and contraction of the stretchable electrode, and the durability of contact with the magnetic material may be ensured. This is very easy compared to ensuring the durability of sliding between magnetic bodies.

次に、図５−図７を参照して本実施形態に係る磁気冷暖房装置の構成について説明する。本実施形態に係る磁気冷暖房装置は、図１に示した磁気冷暖房と同一の原理を用いる。図５は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の固定部の構成図である。図６は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の回転部の構成図である。図７は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の断面図である。   Next, with reference to FIGS. 5-7, the structure of the magnetic air-conditioning apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated. The magnetic air conditioner according to this embodiment uses the same principle as the magnetic air conditioner shown in FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of a fixed portion of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. FIG. 6 is a configuration diagram of a rotating unit of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. FIG. 7 is a sectional view of the magnetic air conditioner according to the present embodiment.

（磁気冷暖房装置の構成）
図５及び図７に示すように、磁気冷暖房装置の固定部１００は円形状に形成する。固定部１００の中心部分には円筒状の高温側熱交換部４０Ｂを設け、高温側熱交換部４０Ｂを取り囲むように円形状の低温側熱交換部４０Ａを設ける。低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の空間に１ｍｍ程度の厚みの熱輸送器配置板１５０（図７参照）をはめ込み、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとで固定する。 (Configuration of magnetic air conditioner)
As shown in FIG.5 and FIG.7, the fixing | fixed part 100 of a magnetic air conditioning apparatus is formed in circular shape. A cylindrical high temperature side heat exchange part 40B is provided at the center of the fixed part 100, and a circular low temperature side heat exchange part 40A is provided so as to surround the high temperature side heat exchange part 40B. The heat transporter arrangement plate 150 (see FIG. 7) having a thickness of about 1 mm is fitted into the space between the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B, and the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit are inserted. Fix with 40B.

熱輸送器配置板１５０上の中心角３０度の扇状の空間に、図５及び図７に示すように、磁気熱量効果を有する磁性体１０Ａ−１０Ｆとこれらの磁性体の熱を輸送する熱伝導部３０Ａ−３０Ｇとを交互に配置する。交互に配置した磁性体１０Ａ−１０Ｆと熱伝導部３０Ａ−３０Ｇで１つの熱輸送器５０を構成する。したがって、図５に示すように、熱輸送器配置板１５０上には、中心角３０度ごとに１つの扇状の熱輸送器５０が配置され、熱輸送器配置板１５０上には、並列に合計１２個の扇状の熱輸送器５０が形成される。なお、１２個の扇状の熱輸送器５０のそれぞれの間には熱絶縁を図るための空間を形成してある。また、低温側熱交換部４０Ａは熱輸送器５０の一端に熱伝導部３０Ａを介して配置される。さらに、高温側熱交換部４０Ｂ熱輸送器５０の他端に熱伝導部３０Ｇを介して配置される。低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂの内部には、熱交換効率を向上させるためフィン４１（図７参照）と４２（図５参照）を設けている。   As shown in FIG. 5 and FIG. 7, in the fan-shaped space having a central angle of 30 degrees on the heat transporter arrangement plate 150, heat conduction for transporting the heat of the magnetic bodies 10 </ b> A to 10 </ b> F having the magnetocaloric effect. The parts 30A-30G are alternately arranged. One heat transporter 50 is constituted by the magnetic bodies 10A-10F and the heat conducting portions 30A-30G arranged alternately. Therefore, as shown in FIG. 5, one fan-shaped heat transporter 50 is disposed on the heat transporter placement plate 150 every 30 degrees of the central angle, and the heat transporter placement plate 150 is totaled in parallel. Twelve fan-shaped heat transporters 50 are formed. A space for thermal insulation is formed between each of the twelve fan-shaped heat transporters 50. Further, the low temperature side heat exchanging unit 40A is disposed at one end of the heat transporter 50 via the heat conducting unit 30A. Furthermore, it arrange | positions via the heat conduction part 30G at the other end of the high temperature side heat exchange part 40B heat transporter 50. FIG. Fins 41 (see FIG. 7) and 42 (see FIG. 5) are provided inside the low temperature side heat exchange section 40A and the high temperature side heat exchange section 40B in order to improve the heat exchange efficiency.

熱輸送器配置板１５０は、互いに独立して分離された１２個の熱輸送器５０を配置しているので、熱輸送器５０が輸送している熱を奪わないように、熱輸送器配置板１５０は断熱性の高い材料で形成するか、熱輸送器配置板１５０と熱輸送器５０との間に断熱性の高い材料を挟む。また、図が複雑になるので省略したが、熱輸送器配置板１５０上には、全ての熱輸送器５０の全ての熱伝導部の伸縮性電極を接続するプリント配線を形成してある。１つの熱伝導部は２つの伸縮性電極を有するので、熱輸送器配置板１５０上には２×７×１２＝１６８個の伸縮性電極を繋げるプリント配線を形成する。このプリント配線は後述する電圧印加制御部（図８参照）に接続する。なお、熱輸送器配置板１５０は磁性体に印加される磁束を減少させてはならないので、透磁率の非常に高い鉄などの材料で形成することが好ましい。また、熱輸送器５０は熱輸送器配置板１５０の上側に設けたが、熱輸送器配置板１５０の下側に設けても良い。また、熱輸送器配置板１５０は上下の熱輸送器配置板１５０に挟まれるように設けても良い。   Since the heat transporter arrangement plate 150 includes twelve heat transporters 50 that are separated from each other, the heat transporter arrangement plate 150 does not take away the heat transported by the heat transporter 50. 150 is formed of a highly heat-insulating material, or a material with high heat insulating properties is sandwiched between the heat transporter arrangement plate 150 and the heat transporter 50. Although omitted because the figure is complicated, printed wiring for connecting the stretchable electrodes of all the heat conducting parts of all the heat transporters 50 is formed on the heat transporter arrangement plate 150. Since one heat conducting part has two stretchable electrodes, a printed wiring connecting 2 × 7 × 12 = 168 stretchable electrodes is formed on the heat transporter arrangement plate 150. This printed wiring is connected to a voltage application control unit (see FIG. 8) described later. In addition, since the heat transporter arrangement plate 150 should not reduce the magnetic flux applied to the magnetic body, it is preferable to form the heat transporter arrangement plate 150 from a material such as iron having a very high magnetic permeability. Further, although the heat transporter 50 is provided on the upper side of the heat transporter arrangement plate 150, it may be provided on the lower side of the heat transporter arrangement plate 150. The heat transporter arrangement plate 150 may be provided so as to be sandwiched between the upper and lower heat transporter arrangement plates 150.

磁性体１０Ａ−１０Ｆは、本実施形態では同一材料で形成しており、同一材料として正の磁性体を用いる。正の磁性体は、磁気を印加していないときには常磁性状態（磁気スピンが無秩序の状態）となり、磁気を印加すると強磁性状態（磁気スピンが一方向に揃う状態）となる、常磁性状態と強磁性状態が可逆的に生じる材料を用いて製造する。   The magnetic bodies 10A to 10F are formed of the same material in this embodiment, and a positive magnetic body is used as the same material. A positive magnetic substance is in a paramagnetic state (magnetic spin is in a disordered state) when no magnetism is applied, and in a paramagnetic state (magnetic spin is aligned in one direction) when magnetism is applied. Manufactured using a material that reversibly produces a ferromagnetic state.

正の磁性体の材料としては、ＧｄやＧｄをベースとした合金である、Ｇｄ−Ｙ系、Ｇｄ−Ｄｙ系、Ｇｄ−Ｅｒ系、Ｇｄ−Ｈｏ系、Ｌａ（Ｆｅ，Ｓｉ）１３やＬａ（Ｆｅ，Ａｌ）１３などの磁性材料を用いることができる。   As the material of the positive magnetic body, Gd-Y series, Gd-Dy series, Gd-Er series, Gd-Ho series, La (Fe, Si) 13 and La (which are alloys based on Gd and Gd) are used. Magnetic materials such as Fe, Al) 13 can be used.

一方、本実施形態では用いていないが、磁性体１０Ａ−１０Ｆに同一材料として負の磁性材料を用いることもできる。負の磁性体は、磁気を印加していないときには強磁性状態（磁気スピンが一方向に揃う状態）となり、磁気を印加すると常磁性状態（磁気スピンが無秩序の状態）となる、強磁性状態と常磁性状態が可逆的に生じる材料を用いて製造される。   On the other hand, although not used in the present embodiment, a negative magnetic material can be used as the same material for the magnetic bodies 10A to 10F. A negative magnetic material is in a ferromagnetic state (a state in which magnetic spins are aligned in one direction) when no magnetism is applied, and a paramagnetic state (a state in which magnetic spins are disordered) when magnetism is applied. Manufactured using a material that reversibly produces a paramagnetic state.

負の磁性体の材料としては、ＦｅＲｈ合金、ＣｏＭｎＳｉＧｅ系、ＮｉＭｎＳｎ系などの磁性材料を用いることができる。   As the negative magnetic material, a magnetic material such as an FeRh alloy, CoMnSiGe system, or NiMnSn system can be used.

一般的に、正の磁性体と負の磁性体は、磁気の印加に対して、熱発生が、発熱するか、吸熱するか反対なので、正の磁性体と負の磁性体の磁気熱量効果による温度変化の大きさは相違する。したがって、本実施形態のように、正か負のどちらか一方の磁性体を用いた場合には、全ての磁性体の磁気熱量効果による温度変化の大きさが同一になる。したがって、磁気冷暖房装置全体として安定した熱伝達特性が得られ熱輸送効率が向上する。また、正の磁性体の磁気熱量効果に比較して負の磁性体の磁気熱量効果の方が小さいので、熱輸送効率を考慮すると、正の磁性体を用いることが好ましい。さらに、負の磁性体の材料は正の磁性体の材料に比較して希少な材料を用いることになるので、コストの面でも正の磁性体を用いることが好ましい。   Generally, positive and negative magnetic materials generate heat or absorb heat opposite to the application of magnetism, so the magnetocaloric effect of positive and negative magnetic materials The magnitude of the temperature change is different. Therefore, when one of the positive and negative magnetic bodies is used as in this embodiment, the magnitude of the temperature change due to the magnetocaloric effect of all the magnetic bodies is the same. Therefore, stable heat transfer characteristics can be obtained as a whole of the magnetic air conditioner and the heat transport efficiency can be improved. Further, since the magnetocaloric effect of the negative magnetic material is smaller than the magnetocaloric effect of the positive magnetic material, it is preferable to use the positive magnetic material in consideration of heat transport efficiency. In addition, since a negative magnetic material is rarer than a positive magnetic material, it is preferable to use a positive magnetic material in terms of cost.

本実施形態では、磁性体１０Ａ−１０Ｆ及び熱伝導部３０Ａ−３０Ｇの形状を、扇を径方向に一定の幅で切り取ったような形状とした。しかし、これ以外の形状、例えば、球状、楕円体状、立方体状、円柱状、楕円柱状などの形状を採用しても良い。   In the present embodiment, the magnetic bodies 10A-10F and the heat conducting portions 30A-30G are shaped like a fan cut out with a certain width in the radial direction. However, other shapes such as a spherical shape, an ellipsoidal shape, a cubic shape, a cylindrical shape, and an elliptical column shape may be employed.

熱輸送器５０の各磁性体１０Ａ−１０Ｆに選択的に磁気を印加し除去する磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｆは、図６、図７に示す回転部２００Ａ、２００Ｂに形成する。   Magnetic application removing units 20A-20F for selectively applying and removing magnetism to the magnetic bodies 10A-10F of the heat transporter 50 are formed in the rotating units 200A, 200B shown in FIGS.

回転部２００Ａ、２００Ｂはその中心部が開口し、その中心部にはベアリング２１０Ａ、２１０Ｂを設けてある。また、回転部２００Ａ、２００Ｂの外周部にはベアリング２２０Ａ、２２０Ｂを設けてある。ベアリング２１０Ａ、２１０Ｂ、ベアリング２２０Ａ、２２０Ｂは、回転部２００Ａ、２００Ｂを固定部１００の上下面で回転自在に支持する。したがって、回転部２００Ａ、２００Ｂは高温側熱交換部４０Ｂを回転軸として図示矢印方向（図６参照）に回転する。   The rotating parts 200A and 200B have an opening at the center, and bearings 210A and 210B are provided at the center. In addition, bearings 220A and 220B are provided on the outer peripheral portions of the rotating portions 200A and 200B. The bearings 210 </ b> A and 210 </ b> B and the bearings 220 </ b> A and 220 </ b> B rotatably support the rotating parts 200 </ b> A and 200 </ b> B on the upper and lower surfaces of the fixed part 100. Therefore, the rotating units 200A and 200B rotate in the direction of the arrow shown in the figure (see FIG. 6) with the high temperature side heat exchange unit 40B as the rotation axis.

回転部２００Ａ、２００Ｂの一方の面の外周にはリングギア２３０Ａ、２３０Ｂを取り付ける。リングギア２３０Ａ、２３０Ｂは、サーボモータ３００Ａ、３００Ｂのギア３１０Ａ、３１０Ｂに噛み合う。サーボモータ３００Ａが回転すると、ギア３１０Ａと噛み合うリングギア２３０Ａが自転して回転部２００Ａが回転する。また、サーボモータ３００Ｂが回転すると、ギア３１０Ａと噛み合うリングギア２３０Ａが自転して回転部２００Ａが回転する。サーボモータ３００Ａと３００Ｂを同期して回転させると、回転部２００Ａと２００Ｂが一体となって回転する。   Ring gears 230A and 230B are attached to the outer periphery of one surface of the rotating parts 200A and 200B. The ring gears 230A and 230B mesh with the gears 310A and 310B of the servo motors 300A and 300B. When the servo motor 300A rotates, the ring gear 230A that meshes with the gear 310A rotates and the rotating unit 200A rotates. When the servo motor 300B rotates, the ring gear 230A that meshes with the gear 310A rotates to rotate the rotating unit 200A. When the servo motors 300A and 300B are rotated synchronously, the rotating parts 200A and 200B rotate as a unit.

本実施形態では、サーボモータ３００Ａ、３００Ｂを同期して回転させる。したがって、回転部２００Ａと２００Ｂは高温側熱交換部４０Ｂを中心に、固定部１００を挟むようにして同一の回転速度で回転する。回転部２００Ａと２００Ｂを同期させて回転するには、回転部２００Ａと２００Ｂの基準位置とサーボモータ３００Ａ、３００Ｂの回転位置を検出することが必要である。そのため、図７に示すように、回転部２００Ａと２００Ｂの基準位置を検出するための基準位置検出センサ２５０Ａ、２５０Ｂを設けてある。また、サーボモータ３００Ａと３００Ｂの回転位置を検出するための回転位置検出センサをサーボモータ３００Ａと３００Ｂに内蔵してある。   In the present embodiment, the servo motors 300A and 300B are rotated in synchronization. Therefore, the rotating parts 200A and 200B rotate at the same rotation speed with the fixing part 100 sandwiched between the high temperature side heat exchange part 40B. In order to rotate the rotation units 200A and 200B in synchronization, it is necessary to detect the reference positions of the rotation units 200A and 200B and the rotation positions of the servo motors 300A and 300B. Therefore, as shown in FIG. 7, reference position detection sensors 250A and 250B for detecting the reference positions of the rotating parts 200A and 200B are provided. In addition, a rotation position detection sensor for detecting the rotation positions of the servo motors 300A and 300B is built in the servo motors 300A and 300B.

図６及び図７に示すように、回転部２００Ａの片面とその面に対向する回転部２００Ｂの片面に、環状かつ放射状に永久磁石を配置する。回転部２００Ａと回転部２００Ｂの永久磁石はＮ極とＳ極とが対峙するように極性を考慮して配置する。回転部２００Ａの片面に配置した永久磁石と回転部２００Ｂの片面に配置した永久磁石は、常に対峙した状態となるように、回転部２００Ａと２００Ｂは同期して回転させる。図７に示すように、回転部２００Ａの永久磁石２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｅと回転部２００Ｂの永久磁石２０Ｂ、２０Ｄ、２０Ｆは、回転部２００Ａと２００Ｂが回転中または停止中にかかわらず常に対峙した状態である。なお、本実施形態では、磁気印加除去部に永久磁石を用いたが、電磁石を用いても良い。電磁石を用いた場合には、回転部２００Ａ及び２００Ｂの構造が複雑になる。回転した状態で、電磁石への給電ができるようにしなければならないからである。したがって、本実施形態では、永久磁石を用いている。   As shown in FIGS. 6 and 7, permanent magnets are arranged in an annular and radial manner on one side of the rotating unit 200A and one side of the rotating unit 200B facing the surface. The permanent magnets of the rotating part 200A and the rotating part 200B are arranged in consideration of the polarity so that the N pole and the S pole face each other. The rotating parts 200A and 200B are rotated synchronously so that the permanent magnets arranged on one side of the rotating part 200A and the permanent magnets arranged on one side of the rotating part 200B always face each other. As shown in FIG. 7, the permanent magnets 20A, 20C, and 20E of the rotating unit 200A and the permanent magnets 20B, 20D, and 20F of the rotating unit 200B always face each other regardless of whether the rotating units 200A and 200B are rotating or stopped. It is. In the present embodiment, a permanent magnet is used for the magnetic application removal unit, but an electromagnet may be used. When an electromagnet is used, the structure of the rotating parts 200A and 200B becomes complicated. This is because power must be supplied to the electromagnet in the rotated state. Therefore, in this embodiment, a permanent magnet is used.

なお、図７に示すように、固定部１００に回転部２００Ａと回転部２００Ｂを取り付けた状態で、固定部１００、回転部２００Ａ、回転部２００Ｂで囲まれた内部空間は減圧または真空に近い環境にする。内部空間を減圧または真空に近い環境にすれば、各熱輸送器５０は、真空内、または減圧下の環境内で設置されることになって、内部の空気への放熱が防止され、また、永久磁石が回転することによる空気抵抗が減少されるからである。   As shown in FIG. 7, the internal space surrounded by the fixed unit 100, the rotary unit 200 </ b> A, and the rotary unit 200 </ b> B is an environment close to a reduced pressure or a vacuum with the rotary unit 200 </ b> A and the rotary unit 200 </ b> B attached to the fixed unit 100. To. If the internal space is made to be an environment close to reduced pressure or vacuum, each heat transporter 50 is installed in a vacuum or an environment under reduced pressure to prevent heat radiation to the internal air, This is because the air resistance due to the rotation of the permanent magnet is reduced.

回転部２００Ａと２００Ｂが回転すると、３０度回転するごとに、固定部１００の各熱輸送器５０の磁性体は、１つおきに交互に磁気が印加または除去される。つまり、各熱輸器５０において、図１Ａのように磁性体１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅに磁気が印加される状態と図１Ｂのように磁性体１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆに磁気が印加される状態とが交互に起こる。このため、回転部２００Ａと２００Ｂが３０度回転するごとに、各熱輸器５０の磁性体が発熱と吸熱を繰り返す。磁性体の単位時間当たりの発熱量は、回転部２００Ａと２００Ｂの回転速度によって変化する。発熱量を大きくしたければ回転部２００Ａと２００Ｂの回転速度を速くする。大きな発熱量が必要なければ２００Ａと２００Ｂの回転速度を遅くする。   When the rotating portions 200A and 200B rotate, every time the rotating portions 200A and 200B rotate 30 degrees, magnetism is alternately applied to or removed from the magnetic body of each heat transporter 50 of the fixed portion 100. That is, in each heat transporter 50, a state where magnetism is applied to the magnetic bodies 10A, 10C, and 10E as shown in FIG. 1A and a state where magnetism is applied to the magnetic bodies 10B, 10D, and 10F as shown in FIG. 1B. It happens alternately. For this reason, every time the rotating parts 200A and 200B rotate 30 degrees, the magnetic body of each heat transport device 50 repeats heat generation and heat absorption. The amount of heat generated per unit time of the magnetic body varies depending on the rotation speeds of the rotating parts 200A and 200B. In order to increase the heat generation amount, the rotational speeds of the rotating parts 200A and 200B are increased. If a large calorific value is not required, the rotational speeds of 200A and 200B are reduced.

各熱輸送器５０の磁性体が発熱しまた吸熱するときの熱を、低温側熱交換器４０Ａから高温側熱交換器４０Ｂに伝達させるには、最適なタイミングで各熱伝導部に電圧を印加または除去しなければならない。熱伝導部の電圧の印加または除去のタイミングを制御するものが、図８以降に示す制御系である。   In order to transfer the heat generated when the magnetic body of each heat transporter 50 generates heat and absorbs heat from the low temperature side heat exchanger 40A to the high temperature side heat exchanger 40B, a voltage is applied to each heat conducting portion at an optimal timing. Or must be removed. A control system that controls the timing of applying or removing the voltage of the heat conducting unit is shown in FIG.

図８は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の制御系のブロック図である。また、図９は、図８の空調制御部と空調情報入力部のさらに具体的な制御系のブロック図である。   FIG. 8 is a block diagram of a control system of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. FIG. 9 is a block diagram of a more specific control system of the air conditioning control unit and the air conditioning information input unit of FIG.

図８に示すように、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の制御系は、基準位置検出センサ２５０Ａ、基準位置検出センサ２５０Ｂ、空調情報入力部２６０、サーボモータ３００Ａ、サーボモータ３００Ｂ、サーボモータ制御部３５０、熱伝導部３０Ａ−３０Ｇ、電圧印加制御部３５、空調制御部４００を有する。サーボモータ３００Ａ、サーボモータ３００Ｂは、自身の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２０Ａ、３２０Ｂを備えている。   As shown in FIG. 8, the control system of the magnetic air conditioner according to this embodiment includes a reference position detection sensor 250A, a reference position detection sensor 250B, an air conditioning information input unit 260, a servo motor 300A, a servo motor 300B, and a servo motor control unit. 350, heat conduction units 30A-30G, voltage application control unit 35, and air conditioning control unit 400. The servo motor 300A and the servo motor 300B include rotational position detection sensors 320A and 320B that detect their rotational positions.

基準位置検出センサ２５０Ａは回転部２００Ａ（図７参照）に設定した原位置を検出する。原位置は回転部２００Ａの外周に設ける。例えば、光を反射する反射体を回転部２００Ａの外周に取り付けた場合には、その反射体の取り付け位置が原位置となる。この場合、基準位置検出センサ２５０Ａには受発光素子を用い、反射体が受発光素子からの光を反射すると、原位置が検出される。   The reference position detection sensor 250A detects the original position set in the rotating unit 200A (see FIG. 7). The original position is provided on the outer periphery of the rotating unit 200A. For example, when a reflector that reflects light is attached to the outer periphery of the rotating unit 200A, the attachment position of the reflector is the original position. In this case, a light receiving / emitting element is used as the reference position detection sensor 250A, and when the reflector reflects light from the light receiving / emitting element, the original position is detected.

基準位置検出センサ２５０Ｂは回転部２００Ｂに設定した原位置を検出する。その他は基準位置検出センサ２５０Ａと同一である。   The reference position detection sensor 250B detects the original position set in the rotating unit 200B. Others are the same as the reference position detection sensor 250A.

回転部２００Ａと回転部２００Ｂに設ける原位置は、回転部２００Ａと回転部２００Ｂの永久磁石が固定部１００を介して正しく向き合うように（図７に示すように）、正確な位置に設定する。したがって、回転部２００Ａと回転部２００Ｂは、基準位置検出センサ２５０Ａと基準位置検出センサ２５０Ｂが、原位置を常に同時に検出するように、同一の速度で同期して回転する。   The original positions provided in the rotating unit 200A and the rotating unit 200B are set to accurate positions so that the permanent magnets of the rotating unit 200A and the rotating unit 200B face each other correctly via the fixed unit 100 (as shown in FIG. 7). Therefore, the rotation unit 200A and the rotation unit 200B rotate synchronously at the same speed so that the reference position detection sensor 250A and the reference position detection sensor 250B always detect the original position at the same time.

空調情報入力部２６０は空調に必要な情報を入力する。空調に必要な情報は、設定温度、低温側熱交換部入口温度、低温側熱交換部出口温度、高温側熱交換部入口温度、高温側熱交換部出口温度である。空調情報入力部２６０の具体的な説明については、後述の図８に基づいて行う。   The air conditioning information input unit 260 inputs information necessary for air conditioning. Information necessary for air conditioning is a set temperature, a low temperature side heat exchange section inlet temperature, a low temperature side heat exchange section outlet temperature, a high temperature side heat exchange section inlet temperature, and a high temperature side heat exchange section outlet temperature. The specific description of the air conditioning information input unit 260 will be made based on FIG. 8 described later.

サーボモータ３００Ａ、サーボモータ３００Ｂは、熱輸送器５０の各磁性体に選択的に磁気を印加し除去するため磁気印加除去部を駆動するモータである。具体的には、サーボモータ３００Ａは、図６に示したように永久磁石が配置してある回転部２００Ａを回転させる。また、サーボモータ３００Ｂは、図６に示したように永久磁石が配置してある回転部２００Ｂを回転させる。サーボモータ３００Ａ、サーボモータ３００Ｂには、それぞれのサーボモータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２０Ａ、３２０Ｂを設けてある。回転位置検出センサ３２０Ａ、３２０Ｂで検出した回転位置は、サーボモータ３００Ａ、サーボモータ３００Ｂの回転速度を同期させるために用いる。   The servo motor 300A and the servo motor 300B are motors that drive a magnetic application removal unit to selectively apply and remove magnetism to each magnetic body of the heat transporter 50. Specifically, the servo motor 300A rotates the rotating unit 200A on which permanent magnets are arranged as shown in FIG. Further, the servo motor 300B rotates the rotating part 200B where the permanent magnets are arranged as shown in FIG. The servo motor 300A and the servo motor 300B are provided with rotational position detection sensors 320A and 320B for detecting the rotational position of each servo motor. The rotational positions detected by the rotational position detection sensors 320A and 320B are used to synchronize the rotational speeds of the servo motors 300A and 300B.

サーボモータ制御部３５０は、回転位置検出センサ３２０Ａ、３２０Ｂで検出した回転位置と、基準位置検出センサ２５０Ａ、２５０Ｂで検出した原位置を用いて、サーボモータ３００Ａ、３００Ｂの回転を制御する。   The servo motor control unit 350 controls the rotation of the servo motors 300A and 300B using the rotation position detected by the rotation position detection sensors 320A and 320B and the original position detected by the reference position detection sensors 250A and 250B.

熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、上述の通り、それぞれの伸縮性電極に電圧が印加されるとその寸法が小さくなり、電圧が除去されるとその寸法が元の寸法に戻る。熱輸送器５０の磁性体間の熱伝導を断続させるものである。   As described above, the heat conducting portions 30A-30G have a smaller size when a voltage is applied to each of the stretchable electrodes, and return to the original size when the voltage is removed. The heat conduction between the magnetic bodies of the heat transporter 50 is interrupted.

電圧印加制御部３５は、サーボモータ３００Ａ、サーボモータ３００Ｂの回転位置に応じて各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに選択的に電圧を印加し除去する。サーボモータ３００Ａ、サーボモータ３００Ｂの回転位置は、回転位置検出センサ３２０Ａ、３２０Ｂで検出した回転位置と、基準位置検出センサ２５０Ａ、２５０Ｂで検出した原位置によって判別できる。つまり、各永久磁石の位置が、各熱輸送器５０の磁性体に対してどの位置にあるのかが認識できる。電圧印加制御部３５は、各永久磁石の位置が各熱輸送器５０の磁性体の位置に対して最適な位置となったときに、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに選択的に電圧を印加し除去する。このように、電圧印加制御部３５は、磁気印加除去部が各磁性体に選択的に磁気を印加し除去するタイミングと同期させて各熱伝導部に電圧を印加し除去することにより、低温側熱交換部から高温側熱交換部に熱を輸送させる。   The voltage application control unit 35 selectively applies a voltage to each of the heat conducting units 30A-30G according to the rotational positions of the servo motor 300A and the servo motor 300B and removes them. The rotational positions of the servo motor 300A and the servo motor 300B can be determined by the rotational positions detected by the rotational position detection sensors 320A and 320B and the original positions detected by the reference position detection sensors 250A and 250B. That is, it can be recognized where each permanent magnet is located with respect to the magnetic body of each heat transporter 50. The voltage application control unit 35 selectively applies a voltage to each of the heat conducting units 30A to 30G when the position of each permanent magnet becomes an optimum position with respect to the position of the magnetic body of each heat transporter 50. Remove. Thus, the voltage application control unit 35 applies the voltage to each heat conducting unit and removes it in synchronism with the timing at which the magnetic application removing unit selectively applies and removes magnetism to each magnetic body. Heat is transported from the heat exchange section to the high temperature side heat exchange section.

電圧印加制御部３５は、運転条件ごとに定めた、電圧の印加、除去のタイミングを用いて各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに電圧を印加し除去する。運転条件ごとに定めた、電圧の印加、除去のタイミングは、磁気冷暖房装置の運転に伴って、最適なタイミングに書き換える。運転条件は、熱輸送器５０の要求熱量、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の温度差または磁気印加除去部の駆動パターンの少なくともいずれかである。駆動パターンは、磁気印加除去部を図１４のように一定の速度で駆動するか、図１５のように一定ではない速度で駆動するか、のいずれかである。   The voltage application control unit 35 applies and removes a voltage to each heat conducting unit 30A-30G using the voltage application and removal timings determined for each operating condition. The voltage application / removal timing determined for each operating condition is rewritten to an optimum timing in accordance with the operation of the magnetic air conditioner. The operating condition is at least one of a required heat amount of the heat transporter 50, a temperature difference between the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B, or a drive pattern of the magnetic application removal unit. The drive pattern is either driving the magnetic application removal unit at a constant speed as shown in FIG. 14 or driving at a non-constant speed as shown in FIG.

空調制御部４００は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の動作を総括的に制御する。空調制御部４００の具体的な説明については、後述の図８に基づいて行う。   The air conditioning control unit 400 comprehensively controls the operation of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. Specific description of the air conditioning control unit 400 will be made based on FIG. 8 described later.

図９に示すように、空調情報入力部２６０は、温度設定部２６２、低温側熱交換部入口温度センサ２６４、低温側熱交換部出口温度センサ２６６、高温側熱交換部入口温度センサ２６８、高温側熱交換部出口温度センサ２７０を有する。   As shown in FIG. 9, the air conditioning information input unit 260 includes a temperature setting unit 262, a low temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 264, a low temperature side heat exchange unit outlet temperature sensor 266, a high temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 268, a high temperature. A side heat exchanger outlet temperature sensor 270 is provided.

温度設定部２６２は、磁気冷暖房装置が空調する車室内の温度を設定するコントローラである。低温側熱交換部入口温度センサ２６４は、図５に示した固定部１００の低温側熱交換部４０Ａに供給される冷媒の温度を検出する。低温側熱交換部入口温度センサ２６４は、低温側熱交換部４０Ａの冷媒入口部分に設ける。   The temperature setting unit 262 is a controller that sets the temperature in the passenger compartment that is air-conditioned by the magnetic air conditioner. The low temperature side heat exchange section inlet temperature sensor 264 detects the temperature of the refrigerant supplied to the low temperature side heat exchange section 40A of the fixed section 100 shown in FIG. The low temperature side heat exchange section inlet temperature sensor 264 is provided at the refrigerant inlet portion of the low temperature side heat exchange section 40A.

低温側熱交換部出口温度センサ２６６は、図５に示した固定部１００の低温側熱交換部４０Ａから排出される冷媒の温度を検出する。低温側熱交換部出口温度センサ２６６は、低温側熱交換部４０Ａの冷媒出口部分に設ける。高温側熱交換部入口温度センサ２６８は、図５または図７に示した高温側熱交換部４０Ｂに供給される冷媒の温度を検出する。高温側熱交換部入口温度センサ２６８は、高温側熱交換部４０Ｂの冷媒入口部分に設ける。高温側熱交換部出口温度センサ２７０は、高温側熱交換部４０Ｂから排出される冷媒の温度を検出する。高温側熱交換部出口温度センサ２７０は、高温側熱交換部４０Ｂの冷媒出口部分に設ける。   The low temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 266 detects the temperature of the refrigerant discharged from the low temperature side heat exchange section 40A of the fixed section 100 shown in FIG. The low temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 266 is provided at the refrigerant outlet portion of the low temperature side heat exchange section 40A. The high temperature side heat exchange section inlet temperature sensor 268 detects the temperature of the refrigerant supplied to the high temperature side heat exchange section 40B shown in FIG. 5 or FIG. The high temperature side heat exchange section inlet temperature sensor 268 is provided at the refrigerant inlet portion of the high temperature side heat exchange section 40B. The high temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 270 detects the temperature of the refrigerant discharged from the high temperature side heat exchange section 40B. The high temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 270 is provided at the refrigerant outlet portion of the high temperature side heat exchange section 40B.

温度設定部２６２、低温側熱交換部入口温度センサ２６４、低温側熱交換部出口温度センサ２６６、高温側熱交換部入口温度センサ２６８、高温側熱交換部出口温度センサ２７０を設けるのは、固定部１００でどの程度の熱量を低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに移動させなければならないかを知るためである。移動させなければならない熱量がわかれば、サーボモータ３００Ａ、３００Ｂの回転速度や、熱伝達部の電圧のＯＮ、ＯＦＦのタイミングを調整することができる。
空調制御部４００は、スイッチング制御部４１０とスイッチングパターン記憶部４２０を有する。スイッチング制御部４１０は、設定温度、低温側熱交換部入口温度、低温側熱交換部出口温度、高温側熱交換部入口温度、高温側熱交換部出口温度を用いて、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに供給する電圧のＯＮ、ＯＦＦのスイッチングを制御する。スイッチングパターン記憶部４２０は、例えば、図１４及び図１５に示すような、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに供給する電圧のＯＮ、ＯＦＦのスイッチングのパターンを記憶する。 The temperature setting unit 262, the low temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 264, the low temperature side heat exchange unit outlet temperature sensor 266, the high temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 268, and the high temperature side heat exchange unit outlet temperature sensor 270 are fixed. This is because the amount of heat in the section 100 needs to be transferred from the low temperature side heat exchange section 40A to the high temperature side heat exchange section 40B. If the amount of heat to be moved is known, the rotational speed of the servo motors 300A and 300B and the ON / OFF timing of the voltage of the heat transfer unit can be adjusted.
The air conditioning control unit 400 includes a switching control unit 410 and a switching pattern storage unit 420. The switching control unit 410 uses the set temperature, the low-temperature side heat exchange unit inlet temperature, the low-temperature side heat exchange unit outlet temperature, the high-temperature side heat exchange unit inlet temperature, and the high-temperature side heat exchange unit outlet temperature. Controls ON / OFF switching of the voltage supplied to 30G. The switching pattern storage unit 420 stores, for example, ON / OFF switching patterns of voltages supplied to the heat conducting units 30A-30G as shown in FIGS.

図１２は、熱伝導の態様（ステップ０から４）と熱伝導部の位置関係（ａからｇ）を示す図である。また、図１３は、位置ｂにおける熱伝導部とそれに隣接する磁性体から構成される一組のユニット（破線で囲まれた部分）について熱伝導の態様（ステップ１から４）と磁気の印加状態、熱伝導部の電圧、熱流束の関係を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing the heat conduction mode (steps 0 to 4) and the positional relationship (a to g) of the heat conduction unit. Further, FIG. 13 shows a state of heat conduction (steps 1 to 4) and a magnetic application state for a set of units (portions surrounded by a broken line) composed of a heat conducting portion at position b and a magnetic body adjacent thereto. It is a figure which shows the voltage of a heat conductive part, and the relationship of a heat flux.

図１２に示すように、熱伝導におけるステップ１の態様では、ｂ、ｄ、ｆの位置にある熱伝導部に電圧が印加される。そのため、ｂ、ｄ、ｆの位置にある熱伝導部は熱の伝導を遮断する。一方、ａ、ｃ、ｅ、ｇの位置にある熱伝導部には電圧が印加されない。そのため、ａ、ｃ、ｅ、ｇの位置にある熱伝導部は熱を伝導させる。ステップ２の態様もステップ１と同じである。熱伝導におけるステップ３の態様では、ａ、ｃ、ｅ、ｇの位置にある熱伝導部に電圧が印加される。そのため、ａ、ｃ、ｅ、ｇの位置にある熱伝導部は熱の伝導を遮断する。一方、ｂ、ｄ、ｆの位置にある熱伝導部には電圧が印加されない。そのため、ｂ、ｄ、ｆの位置にある熱伝導部は熱を伝導させる。ステップ４の態様もステップ３と同じである。   As shown in FIG. 12, in the aspect of Step 1 in heat conduction, a voltage is applied to the heat conducting portions at the positions b, d, and f. For this reason, the heat conducting portions at the positions of b, d, and f block heat conduction. On the other hand, no voltage is applied to the heat conducting portions at the positions a, c, e, and g. Therefore, the heat conduction part in the position of a, c, e, g conducts heat. The aspect of step 2 is the same as step 1. In the aspect of Step 3 in heat conduction, a voltage is applied to the heat conducting portions located at positions a, c, e, and g. For this reason, the heat conducting portions located at positions a, c, e, and g block heat conduction. On the other hand, no voltage is applied to the heat conducting portions at the positions b, d, and f. Therefore, the heat conduction part in the position of b, d, and f conducts heat. The aspect of step 4 is the same as step 3.

図１３に示すように、図１２のｂの位置にある熱伝導部に着目すると、熱伝導におけるステップ１の態様では、磁性体に磁気は印加されておらず、熱伝導部による熱の伝導が遮断（電圧ＯＮ）されているので、熱流束は０である。ステップ２の態様に移行しても、ステップ１と同じである。次に、熱伝導におけるステップ３の態様では、磁性体に磁束密度Ｂ０の磁気が印加されて、熱伝導部により熱が伝導（電圧ＯＦＦ）されるので、ｑの熱流束が生じる。ステップ４の態様に移行すると、熱流束の大きさがステップ３の態様のときよりも低下する。熱の移動によりｂの位置にある熱伝導部の両側に位置する磁性体の温度差が小さくなっていくからである。   As shown in FIG. 13, paying attention to the heat conduction part at the position of b in FIG. 12, in the aspect of step 1 in heat conduction, no magnetism is applied to the magnetic material, and the heat conduction by the heat conduction part Since it is cut off (voltage ON), the heat flux is zero. Even if the process proceeds to the mode of step 2, it is the same as step 1. Next, in the aspect of Step 3 in heat conduction, magnetism having a magnetic flux density B0 is applied to the magnetic material, and heat is conducted (voltage OFF) by the heat conducting portion, so that a heat flux of q is generated. When shifting to the mode of step 4, the size of the heat flux is lower than that in the mode of step 3. This is because the temperature difference between the magnetic bodies located on both sides of the heat conducting portion at the position b becomes smaller due to the movement of heat.

図１４のスイッチングパターンは、永久磁石（ＰＭ）が磁性体（ＭＣＭ）に対して定速度移動する場合のパターンを示す。   The switching pattern of FIG. 14 shows a pattern when the permanent magnet (PM) moves at a constant speed with respect to the magnetic body (MCM).

図１２のｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの位置にある各熱伝導部は、図中のイ−ハに示すように、永久磁石が磁性体とオーバーラップする少し前までまたは完全にオーバーラップしてから少し後までは、熱伝導部には電圧が印加されない。一方、図中のハ−イに示すように、永久磁石が磁性体と完全にオーバーラップして少し後からオーバーラップが開始する少し前までは、熱伝導部に電圧が印加される。したがって、永久磁石と磁性体との位置関係がイ−ハにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行い、二、ホにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行わない。   Each of the heat conducting portions at positions b, c, d, e, f, and g in FIG. 12 is, as shown in FIG. No voltage is applied to the heat conducting portion until a short time after the overlap. On the other hand, as indicated by “high” in the figure, a voltage is applied to the heat conducting section until a short time after the permanent magnet completely overlaps the magnetic body and before the overlap starts. Therefore, the heat conduction part in which the positional relationship between the permanent magnet and the magnetic substance is in the first position conducts heat conduction with the adjacent magnetic substance, etc., and the heat conduction part in the second, e is adjacent to the magnetic substance. Do not conduct heat to and from.

図１２のａの位置にある各熱伝導部において、図中のイ−ハに示すように、永久磁石が磁性体とオーバーラップを開始する少し前から完全にオーバーラップする少し前までは、熱伝導部に電圧が印加される。一方、図中のハ−イに示すように、永久磁石が磁性体と完全にオーバーラップする少し前から完全にオーバーラップした後オーバーラップを開始するする少し前までは、熱伝導部には電圧が印加されない。したがって、永久磁石と磁性体との位置関係がイ−ハにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行なわず、二、ホにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行なう。   In each of the heat conducting portions at the position of FIG. 12A, as shown in FIG. 12A, heat is applied from a short time before the permanent magnet overlaps with the magnetic material to a short time before it completely overlaps. A voltage is applied to the conducting part. On the other hand, as indicated by “high” in the figure, a voltage is applied to the heat conducting section from a short time before the permanent magnet completely overlaps the magnetic material until a short time before the overlap starts completely. Is not applied. Therefore, the heat conduction part in which the positional relationship between the permanent magnet and the magnetic body is in the first position does not conduct heat between the adjacent magnetic body and the like. Conducts heat with the body.

図１５のスイッチングパターンは、永久磁石（ＰＭ）が磁性体（ＭＣＭ）に対して不定速度移動する場合のパターンを示す。   The switching pattern of FIG. 15 shows a pattern when the permanent magnet (PM) moves at an indefinite speed with respect to the magnetic body (MCM).

図１２のｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの位置にある各熱伝導部は、図中のイ−ホに示すように、永久磁石が磁性体とオーバーラップを開始する少し前からオーバーラップしなくなる少し前までは、熱伝導部には電圧が印加されない。一方、図中のホ−イに示すように、永久磁石が磁性体とオーバーラップしていないときには、熱伝導部には電圧が印加される。したがって、永久磁石と磁性体との位置関係がイ−ホにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行い、ホ−イにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行わない。   Each of the heat conducting portions at positions b, c, d, e, f, and g in FIG. 12 is overlapped slightly before the permanent magnet starts overlapping with the magnetic material, as indicated by iho in the figure. No voltage is applied to the heat conducting part until shortly before it wraps. On the other hand, as indicated by the wheel in the figure, when the permanent magnet does not overlap with the magnetic material, a voltage is applied to the heat conducting portion. Therefore, the heat conduction part in which the positional relationship between the permanent magnet and the magnetic body is in the iho conducts heat with the adjacent magnetic body, and the heat conduction part in the whey is in the adjacent magnetic body. Do not conduct heat to and from.

図１２のａの位置にある各熱伝導部において、図中のイ−ニに示すように、永久磁石が磁性体とオーバーラップを開始する少し前からオーバーラップしなくなる少し前までは熱伝導部に電圧が印加される。一方、図中のホ−イに示すように、永久磁石が磁性体とオーバーラップしていないときには、熱伝導部には電圧が印加されない。したがって、永久磁石と磁性体との位置関係がイ−ニにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行なわず、ホ−イにある熱伝導部は、隣接する磁性体などとの間で熱伝導を行なう。   In each heat conduction part in the position of a in FIG. 12, as shown in FIG. 12A, the heat conduction part until the permanent magnet does not overlap with the magnetic material from just before the start of overlap. A voltage is applied to. On the other hand, as shown in the wheel in the figure, when the permanent magnet does not overlap with the magnetic body, no voltage is applied to the heat conducting portion. Therefore, the heat conduction part in which the positional relationship between the permanent magnet and the magnetic material is “ny” does not conduct heat with the adjacent magnetic material, and the heat conduction part in the wheel is adjacent to the magnetic material. Conducts heat with the body.

次に、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の動作を、図１０及び図１１のフローチャート、及び図１４、図１５のスイッチングパターンに基づいて詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の動作フローチャートである。図１１は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置のサブルーチンフローチャートである。図１４は、図９のスイッチングパターン記憶部が記憶するスイッチングパターンの一例である。図１５は、図９のスイッチングパターン記憶部が記憶するスイッチングパターンの他の例である。   Next, operation | movement of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated in detail based on the flowchart of FIG.10 and FIG.11, and the switching pattern of FIG.14, FIG.15. FIG. 10 is an operation flowchart of the magnetic air conditioner according to this embodiment. FIG. 11 is a subroutine flowchart of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. FIG. 14 is an example of a switching pattern stored in the switching pattern storage unit of FIG. FIG. 15 is another example of the switching pattern stored in the switching pattern storage unit of FIG.

（磁気冷暖房装置の動作）
まず、操作者は、温度設定部２６２から車室内の設定温度を入力する。設定温度が入力されると、空調制御部４００は、要求熱量と要求温度差を入力する（Ｓ１）。空調制御部４００は、車室内の空間容量、現在の車室内の温度、車室内の設定温度を参照して、車室内を設定温度にするために必要な要求熱量を求める。また、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの温度差を求める。この求めた値を、要求熱量、要求温度差として入力する。 (Operation of magnetic air conditioner)
First, the operator inputs a set temperature in the passenger compartment from the temperature setting unit 262. When the set temperature is input, the air conditioning control unit 400 inputs the required heat amount and the required temperature difference (S1). The air conditioning control unit 400 refers to the space capacity in the vehicle interior, the current temperature in the vehicle interior, and the set temperature in the vehicle interior, and obtains the required heat amount necessary for setting the vehicle interior to the set temperature. Further, a temperature difference between the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B is obtained. The obtained values are input as the required heat amount and the required temperature difference.

次に、空調制御部４００は、入力した要求熱量と要求温度差をあらかじめ記憶しているマップと照合して磁気印加周波数ｆを求め、熱伝導部３０Ａ−３０ＧのＯＮ、ＯＦＦのスイッチングパターンをスイッチングパターン記憶部４２０から取得する（Ｓ２）。スイッチングパターンのＴＳｓは、熱伝導部３０Ａ−３０ＧをＯＮさせるタイミング、換言すれば熱伝導部３０Ａ−３０Ｇから電圧を除去するタイミングである。一方、スイッチングパターンのＴＳｅは、熱伝導部３０Ａ−３０Ｇによる熱伝導をＯＦＦさせるタイミング、換言すれば熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに電圧を印加するタイミングである。   Next, the air conditioning control unit 400 obtains the magnetic application frequency f by collating the input requested heat amount and the required temperature difference with a previously stored map, and switches the ON / OFF switching pattern of the heat conducting units 30A-30G. Obtained from the pattern storage unit 420 (S2). TSs of the switching pattern is a timing at which the heat conducting unit 30A-30G is turned on, in other words, a timing at which the voltage is removed from the heat conducting unit 30A-30G. On the other hand, TSe of the switching pattern is a timing at which the heat conduction by the heat conducting units 30A-30G is turned off, in other words, a timing at which a voltage is applied to the heat conducting units 30A-30G.

空調制御部４００は磁気冷暖房装置を運転する（Ｓ３）。つまり、空調制御部４００は、求めた磁気印加周波数ｆを実現するために、サーボモータ制御部３５０に回転数の指示を出す。磁気印加周波数は、１つの磁性体に対して１秒間に何回磁気の印加除去をするかを示すものである。例えば、磁気印加周波数ｆが６Ｈｚであったとすると、図５から図７に示す構成の磁気冷暖房装置の場合、回転部２００Ａ、２００Ｂが１秒間に１回転すると６回磁気の印加除去が行われるので、回転部２００Ａ、２００Ｂに要求される回転数は６０ｒｐｍである。サーボモータ制御部３５０には、回転部２００Ａ、２００Ｂが６０ｒｐｍで回転するために必要なサーボモータ３００Ａ、３００Ｂの回転数を指示する。また、空調制御部４００は、スイッチングパターン記憶部４２０から取得したスイッチングパターンを再現するために、電圧印加制御部３５にスイッチングパターンを送る。例えば、図１４、図１５に示すようなスイッチングパターンである。   The air conditioning control unit 400 operates the magnetic air conditioner (S3). That is, the air conditioning control unit 400 issues a rotation speed instruction to the servo motor control unit 350 in order to realize the obtained magnetic application frequency f. The magnetic application frequency indicates how many times a magnetic substance is applied and removed per second. For example, if the magnetic application frequency f is 6 Hz, in the case of the magnetic air conditioner configured as shown in FIG. 5 to FIG. The rotation speed required for the rotation units 200A and 200B is 60 rpm. The servo motor control unit 350 is instructed for the rotation speeds of the servo motors 300A and 300B necessary for the rotation units 200A and 200B to rotate at 60 rpm. In addition, the air conditioning control unit 400 sends the switching pattern to the voltage application control unit 35 in order to reproduce the switching pattern acquired from the switching pattern storage unit 420. For example, the switching pattern is as shown in FIGS.

空調制御部４００はステップＳ３の運転が規定のサイクル行われたか否かを判断する（Ｓ４）。図２に示したように、磁気冷暖房装置の運転が開始された直後から、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間にだんだんと温度差が拡大していく。この温度差が要求温度差に達するまでには、あらかじめ規定してあるサイクルだけ磁気の印加、除去を繰り返さなければならない。本実施形態の磁気冷暖房装置の場合、回転部２００Ａ、２００Ｂが１回転すると各熱輸送器５０に磁気の印加、除去が６回繰り返される。したがって、例えば、規定サイクルが１２００サイクルに設定されていたとすると、回転部２００Ａ、２００Ｂが２００回転したか否かが判断される。   The air conditioning controller 400 determines whether or not the operation in step S3 has been performed in a specified cycle (S4). As shown in FIG. 2, the temperature difference gradually increases between the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B immediately after the operation of the magnetic cooling / heating device is started. Until this temperature difference reaches the required temperature difference, the application and removal of magnetism must be repeated for a predetermined cycle. In the case of the magnetic air conditioner of this embodiment, when the rotating parts 200A and 200B make one rotation, application and removal of magnetism to each heat transporter 50 are repeated six times. Therefore, for example, if the specified cycle is set to 1200 cycles, it is determined whether or not the rotating units 200A and 200B have rotated 200 times.

空調制御部４００はステップＳ３の運転が規定のサイクルまで達していなければ（Ｓ４：ＮＯ）、Ｓ３のステップの処理を繰り返す。一方、ステップＳ３の運転が規定のサイクルに達したら（Ｓ４：ＹＥＳ）次のステップの処理に進む。   If the operation of step S3 has not reached the specified cycle (S4: NO), the air conditioning control unit 400 repeats the process of step S3. On the other hand, if the operation of step S3 reaches a specified cycle (S4: YES), the process proceeds to the next step.

次に、空調制御部４００は、出力熱量と出力温度差を演算する（Ｓ５）。出力熱量は、低温側熱交換部入口温度センサ２６４が検出した冷媒の低温側熱交換部入口温度Ｔｃｉと低温側熱交換部出口温度センサ２６６が検出した低温側熱交換部出口冷媒の温度Ｔｃｏとの温度差を求め、その温度差に冷媒の質量ｍｃと比熱Ｃｐを掛けることによって求める。また、出力温度差は、高温側熱交換部出口温度センサ２６８が検出した冷媒の高温側熱交換部出口温度Ｔｈｏと低温側熱交換部出口温度センサ２６６が検出した冷媒の温度低温側熱交換部出口Ｔｃｏとの温度差である。   Next, the air conditioning control unit 400 calculates the output heat amount and the output temperature difference (S5). The amount of output heat includes the refrigerant low temperature side heat exchange section inlet temperature Tci detected by the low temperature side heat exchange section inlet temperature sensor 264 and the low temperature side heat exchange section outlet refrigerant temperature Tco detected by the low temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 266. Is obtained by multiplying the temperature difference by the mass mc of the refrigerant and the specific heat Cp. Further, the difference in output temperature between the refrigerant high temperature side heat exchange section outlet temperature Tho detected by the high temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 268 and the refrigerant temperature detected by the low temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 266 is the low temperature side heat exchange section. This is the temperature difference from the outlet Tco.

次に、空調制御部４００は、ステップＳ１で入力した要求熱量とステップＳ５で求めた出力熱量との差を演算する。また、ステップＳ１で入力した要求温度差とステップＳ５で求めた出力温度差との差を演算する（Ｓ６）。   Next, the air conditioning control unit 400 calculates the difference between the required heat amount input in step S1 and the output heat amount obtained in step S5. Further, a difference between the required temperature difference input in step S1 and the output temperature difference obtained in step S5 is calculated (S6).

空調制御部４００は、要求熱量と出力熱量との差と、要求温度差と出力温度差との差が規定範囲以内であるかを判断する（Ｓ７）。   The air conditioning control unit 400 determines whether the difference between the required heat amount and the output heat amount and the difference between the required temperature difference and the output temperature difference are within the specified range (S7).

空調制御部４００は、要求熱量と出力熱量との差と、要求温度差と出力温度差との差が規定範囲以内であれば（Ｓ７：ＹＥＳ）、ステップＳ２で求めた磁気印加周波数ｆと、熱伝導部３０Ａ−３０ＧのＯＮ、ＯＦＦのスイッチングパターンを更新してスイッチングパターン記憶部４２０に記憶させる。ステップＳ２で求めた磁気印加周波数ｆと、熱伝導部３０Ａ−３０ＧのＯＮ、ＯＦＦのスイッチングパターンを用いて、磁気冷暖房装置の運転を継続する（Ｓ８）。   If the difference between the required heat amount and the output heat amount and the difference between the required temperature difference and the output temperature difference are within the specified range (S7: YES), the air conditioning controller 400 determines the magnetic application frequency f obtained in step S2, and The ON / OFF switching patterns of the heat conducting units 30A-30G are updated and stored in the switching pattern storage unit 420. The operation of the magnetic air conditioner is continued using the magnetic application frequency f obtained in step S2 and the ON / OFF switching patterns of the heat conducting portions 30A-30G (S8).

空調制御部４００は、要求熱量と出力熱量との差と、要求温度差と出力温度差との差が規定範囲以内でなければ、ステップＳ２で求めた磁気印加周波数ｆをｆ＋Δｆにし、熱伝導部３０Ａ−３０ＧのＯＮ、ＯＦＦのスイッチングパターンのＴＳｓをＴＳｓ＋ΔＴＳｓに、ＴＳｅをＴＳｅ＋ΔＴＳｅに、それぞれ設定する（Ｓ９）。そして、ステップＳ３からステップＳ７までの処理を繰り返す。このようにして、最適な磁気印加周波数ｆ及び最適なスイッチングパターンを学習させると、磁性体ごとに異なる熱発生特性及び熱伝導部ごとに異なる熱伝達特性のばらつきを補正することができる。   If the difference between the required heat amount and the output heat amount and the difference between the required temperature difference and the output temperature difference are not within the specified ranges, the air conditioning control unit 400 sets the magnetic application frequency f obtained in step S2 to f + Δf, and sets the heat conduction unit. The TSs of the 30A-30G ON / OFF switching patterns are set to TSs + ΔTSs, and TSe is set to TSe + ΔTSe (S9). Then, the processing from step S3 to step S7 is repeated. In this way, when the optimum magnetic application frequency f and the optimum switching pattern are learned, it is possible to correct variations in heat generation characteristics that differ from one magnetic material to another and heat transfer characteristics that differ from one heat conduction unit to another.

次に、図１０のフローチャートのステップＳ３の詳しい処理を図１１のサブルーチンフローチャートで説明する。   Next, detailed processing in step S3 of the flowchart of FIG. 10 will be described with reference to a subroutine flowchart of FIG.

空調制御部４００は、サーボモータ３００Ａ、３００Ｂの回転位置検出センサ３２０Ａ，３２０Ｂ、および基準位置検出センサ２５０Ａ、２５０Ｂの検出信号から、回転部２００Ａ、２００Ｂの回転位置を検出する（Ｓ１１）。回転位置を検出することによって、図１４および図１５のイ−ホに示すように、回転部２００Ａ、２００Ｂの永久磁石（ＰＭ）と固定部１００の磁性体（ＭＣＭ）との位置関係を知ることができる。   The air conditioning control unit 400 detects the rotation positions of the rotation units 200A and 200B from the detection signals of the rotation position detection sensors 320A and 320B of the servo motors 300A and 300B and the reference position detection sensors 250A and 250B (S11). By detecting the rotational position, the positional relationship between the permanent magnets (PM) of the rotating parts 200A and 200B and the magnetic body (MCM) of the fixed part 100 is known as shown in FIG. 14 and FIG. Can do.

空調制御部４００は、スイッチングパターン記憶部４２０に記憶されているスイッチングパターンから、永久磁石の位置が該当する熱伝導部をＯＮさせなければならない区間（熱伝達をさせる区間）であるか否かを判断する（Ｓ１２）。永久磁石の位置が該当する熱伝導部をＯＮしなければならない区間であれば（Ｓ１２：ＹＥＳ）、空調制御部４００のスイッチング制御部４１０は、電圧印加制御部３５を介して該当する熱伝導部をＯＮする（Ｓ１３）。熱伝導部のＯＮは磁性体との間で熱伝導を可能にすることであるので、該当する熱伝導部に電圧は印加されない。一方、永久磁石の位置が該当する熱伝導部をＯＮしなくても良い区間であれば（Ｓ１２：ＮＯ）、空調制御部４００のスイッチング制御部４１０は、電圧印加制御部を介して該当する熱伝導部をＯＦＦする（Ｓ１４）。   The air conditioning control unit 400 determines whether or not the position of the permanent magnet is a section in which the corresponding heat conduction section has to be turned on (section in which heat is transmitted) from the switching pattern stored in the switching pattern storage section 420. Judgment is made (S12). If the position of the permanent magnet is a section in which the corresponding heat conducting unit must be turned on (S12: YES), the switching control unit 410 of the air conditioning control unit 400 uses the voltage application control unit 35 to correspond to the corresponding heat conducting unit. Is turned on (S13). Since ON of the heat conducting part is to enable heat conduction with the magnetic material, no voltage is applied to the corresponding heat conducting part. On the other hand, if the position of the permanent magnet is a section in which the corresponding heat conducting unit does not have to be turned on (S12: NO), the switching control unit 410 of the air conditioning control unit 400 uses the corresponding heat application via the voltage application control unit. The conduction part is turned off (S14).

例えば、スイッチングパターン記憶部４２０に図１４に示すようなスイッチングパターンが記憶されていたとする。この場合、空調制御部４００のスイッチング制御部４１０は、ステップＳ１１で検出した永久磁石の位置が、例えば、各熱輸送器５０の磁性体に対して図１４のイ−ハの位置にあるときには、図３のｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの位置にある熱伝導部には電圧を印加しない。一方、イ−ハの位置以外の位置にあるときには図３のａの位置にある熱伝導部のみには電圧を印加せず、他のｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの位置にある熱伝導部には電圧を印加する。   For example, it is assumed that a switching pattern as shown in FIG. In this case, the switching control unit 410 of the air conditioning control unit 400, for example, when the position of the permanent magnet detected in step S11 is at the position of A in FIG. 14 with respect to the magnetic body of each heat transporter 50, No voltage is applied to the heat conducting portions at positions b, c, d, e, f, and g in FIG. On the other hand, when it is at a position other than the position of Aha, no voltage is applied only to the heat conducting portion at the position a in FIG. 3, and at other positions b, c, d, e, f, g. A voltage is applied to the heat conducting part.

また、スイッチングパターン記憶部４２０に図１５に示すようなスイッチングパターンが記憶されていたとする。この場合には、空調制御部４００のスイッチング制御部４１０は、ステップＳ１１で検出した永久磁石の位置が、例えば、各熱輸送器５０の磁性体に対して図１５のイ−ホの位置にあるときには、図３のｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの位置にある熱伝導部には電圧を印加しない。一方、イ−ホの位置以外の位置にあるときにはｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの位置にある熱伝導部には電圧を印加する。また、図３のａの位置にある熱伝導部は、イの位置の少し手前の位置からホの位置の少し手前の位置まで電圧を印加しない。   Further, it is assumed that the switching pattern as shown in FIG. In this case, the switching control unit 410 of the air conditioning control unit 400 has the position of the permanent magnet detected in step S11 at, for example, the position of Eho in FIG. 15 with respect to the magnetic body of each heat transporter 50. Sometimes, no voltage is applied to the heat conducting portions at positions b, c, d, e, f, and g in FIG. On the other hand, when it is at a position other than the position of the iho, a voltage is applied to the heat conducting portions at the positions b, c, d, e, f, and g. 3 does not apply a voltage from a position just before the position a to a position just before the position h.

図１４のスイッチングパターンと図１５のスイッチングパターンは若干異なる。図１４のスイッチングパターンは、永久磁石を有する回転体２００Ａ、２００Ｂが一定の速度で回転する場合を想定している。熱伝導部に電圧が印加されていない期間は、ａの位置にある熱伝導部を除いて、磁性体に永久磁石がオーバーラップし始めてから完全にオーバーラップするまでの間である。この間に磁性体と熱伝導部との間で熱伝導が行われる。   The switching pattern in FIG. 14 and the switching pattern in FIG. 15 are slightly different. The switching pattern in FIG. 14 assumes a case where rotating bodies 200A and 200B having permanent magnets rotate at a constant speed. The period during which no voltage is applied to the heat conducting portion is between the time when the permanent magnet starts to overlap the magnetic body and the time when the magnet is completely overlapped, except for the heat conducting portion at the position a. During this time, heat conduction is performed between the magnetic body and the heat conducting portion.

図１５のスイッチングパターンは、永久磁石を有する回転体２００Ａ、２００Ｂが一定の速度ではなく、磁性体との間に生じる吸引力の影響でコギングを起こす場合を想定している。実機では、図１４のように定速で回転させることは難しく、永久磁石が磁性体とオーバーラップしている間回転速度が一時的に落ちる。この場合には、熱伝導部に電圧が印加されていない期間は、ａの位置にある熱伝導部を除いて、磁性体に永久磁石がオーバーラップし始めてからオーバーラップが終わるまでの間である。この間に磁性体と熱伝導部との間で熱伝導が行われる。図１４のスイッチングパターンに比較して、図１５のスイッチングパターンの方が、熱の移動時間が長くなる。したがって、磁性体が発生する熱を効率的に移動させることができる。   The switching pattern of FIG. 15 assumes a case where the rotating bodies 200A and 200B having permanent magnets do not have a constant speed but cause cogging due to the influence of an attractive force generated between the rotating bodies. In an actual machine, it is difficult to rotate at a constant speed as shown in FIG. 14, and the rotation speed temporarily decreases while the permanent magnet overlaps the magnetic body. In this case, the period during which no voltage is applied to the heat conducting portion is between the time when the permanent magnet starts to overlap the magnetic body and the time when the overlap ends, except for the heat conducting portion at the position a. . During this time, heat conduction is performed between the magnetic body and the heat conducting portion. Compared with the switching pattern of FIG. 14, the switching pattern of FIG. 15 has a longer heat transfer time. Therefore, the heat generated by the magnetic material can be efficiently moved.

最後に、空調制御部４００は、空調動作を終了する指示が成されたか否かを判断する（Ｓ１５）。空調動作の終了が指示されなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、空調動作の終了が指示されると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ４のステップに戻る。   Finally, the air conditioning control unit 400 determines whether an instruction to end the air conditioning operation has been made (S15). If the end of the air conditioning operation is not instructed (S15: NO), the process returns to step S11. If the end of the air conditioning operation is instructed (S15: YES), the process returns to step S4.

以上のように、本実施形態に係る磁気冷暖房装置では、永久磁石が配置されている回転体２００Ａ、２００Ｂを回転させ、スイッチングパターンに沿って熱伝導部に電圧を印加するだけで、低温側熱交換器から高温側熱交換器に向けて熱を移動させることができる。   As described above, in the magnetic heating / cooling apparatus according to the present embodiment, the rotating body 200A, 200B in which the permanent magnets are arranged is rotated, and only the voltage is applied to the heat conducting unit along the switching pattern, so that the low temperature side heat Heat can be transferred from the exchanger toward the high temperature side heat exchanger.

本実施形態に係る磁気冷暖房装置では、以下のような効果を得ることができる。   In the magnetic air conditioner according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧の印加、除去に応じて伸縮するので、磁性体１０Ａ−１０Ｆ、低温側熱交換部４０Ａ、高温側熱交換部４０Ｂに対して摺動させずに熱を輸送させることができる。このため、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに摺動の耐久性を持たせる必要がなく、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇの信頼性が向上する。また、摩擦による機械的な損失をなくすことができる。   Since each heat conduction part 30A-30G expands and contracts in response to the application and removal of voltage, heat is generated without sliding against the magnetic bodies 10A-10F, the low temperature side heat exchange part 40A, and the high temperature side heat exchange part 40B. Can be transported. For this reason, it is not necessary to give each heat conduction part 30A-30G durability of sliding, and the reliability of each heat conduction part 30A-30G improves. Further, mechanical loss due to friction can be eliminated.

また、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは各磁性体１０Ａ−１０Ｆとの並び方向にのみ熱を輸送できるので、熱の輸送に際して熱的な損失が小さくできる。   Moreover, since each heat conductive part 30A-30G can transport heat only in the direction of alignment with each magnetic body 10A-10F, thermal loss can be reduced during heat transport.

さらに、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧の印加、除去に応じて、磁性体間１０Ｂ−１０Ｅ、磁性体１０Ａと低温側熱交換部４０Ａとの間、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間を、全ての接触面を使って接続するので、熱輸送能力及び熱輸送効率を向上させることができる。   Further, each of the heat conducting units 30A-30G is provided between the magnetic bodies 10B-10E, between the magnetic body 10A and the low temperature side heat exchanging section 40A, between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchanging section, depending on the application and removal of voltage. Since all the contact surfaces are connected to 40B, the heat transport capacity and the heat transport efficiency can be improved.

磁気印加除去部の永久磁石２０Ａ−２０Ｆを駆動することで各磁性体１０Ａ−１０Ｆに連続的に熱を発生させることができ、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに選択的に電圧を印加し除去することで、各磁性体１０Ａ−１０Ｆが発生した熱を熱輸送器５０の一端から他端に輸送させることができる。   By driving the permanent magnets 20A-20F of the magnetic application removal unit, it is possible to generate heat continuously in the magnetic bodies 10A-10F, and selectively apply a voltage to each of the heat conduction units 30A-30G for removal. Thus, the heat generated by each of the magnetic bodies 10A-10F can be transported from one end of the heat transporter 50 to the other end.

各磁性体１０Ａ−１０Ｆに選択的に磁気を印加し除去するタイミングと同期させて各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに電圧を印加し除去するようにしたので、低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱を効率的に輸送させることができる。   Since a voltage is applied to and removed from each of the heat conducting portions 30A-30G in synchronization with the timing of selectively applying and removing magnetism to each of the magnetic bodies 10A-10F, the low temperature side heat exchanging portion 40A generates a high temperature side heat. Heat can be efficiently transported to the exchange unit 40B.

運転条件ごとに定めた、電圧の印加、除去のタイミングを用いて各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに電圧を印加し除去するようにしたので、運転条件に適合させて、最大限の効率で低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱を輸送させることができる。   Since the voltage is applied to and removed from each of the heat conducting portions 30A-30G using the voltage application and removal timings determined for each operation condition, it is adapted to the operation conditions and is at a low temperature side with maximum efficiency. Heat can be transported from the heat exchange part 40A to the high temperature side heat exchange part 40B.

運転条件ごとに定めた、電圧の印加、除去のタイミングは、磁気冷暖房装置の運転に伴って、最適なタイミングに書き換えるようにしたので、磁性体１０Ａ−１０Ｆごとに異なる熱発生特性及び熱伝導部３０Ａ−３０Ｇごとに異なる熱伝達特性のばらつきを補正することができる。そのため、最大限の効率で低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱を輸送させることができ、磁気冷暖房装置の高出力化及びコンパクト化を達成することができる。   The voltage application / removal timing determined for each operating condition is rewritten to an optimal timing in accordance with the operation of the magnetic air conditioner, so that the heat generation characteristics and heat conduction parts that are different for each of the magnetic bodies 10A-10F Variations in heat transfer characteristics that differ for each of 30A-30G can be corrected. Therefore, heat can be transported from the low temperature side heat exchanging section 40A to the high temperature side heat exchanging section 40B with the maximum efficiency, and high output and compactness of the magnetic air conditioner can be achieved.

熱輸送器５０の要求熱量、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間の温度差または磁気印加除去部の駆動パターンごとに、電圧の印加、除去のタイミングを定めているので、それぞれの運転条件ごとに最大限の効率で低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱を輸送させることができる。そのため、磁気冷暖房装置の高出力化及びコンパクト化を達成することができる。   Since the required heat amount of the heat transporter 50, the temperature difference between the low temperature side heat exchange section 40A and the high temperature side heat exchange section 40B, or the drive pattern of the magnetic application removal section, the timing of voltage application and removal is determined. The heat can be transported from the low temperature side heat exchange section 40A to the high temperature side heat exchange section 40B with the maximum efficiency for each operating condition. Therefore, high output and compactness of the magnetic air conditioner can be achieved.

磁気印加除去部を一定の速度で駆動するか、一定ではない速度で駆動するかの駆動パターンごとに、電圧の印加、除去のタイミングを定めているので、それぞれの運転条件ごとに最大限の効率で低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱を輸送させることができる。そのため、磁気冷暖房装置の高出力化及びコンパクト化を達成することができる。   The timing of voltage application and removal is determined for each drive pattern of whether the magnetic application removal unit is driven at a constant speed or at a non-constant speed, so the maximum efficiency is achieved for each operating condition. Thus, heat can be transported from the low temperature side heat exchange part 40A to the high temperature side heat exchange part 40B. Therefore, high output and compactness of the magnetic air conditioner can be achieved.

真空内、または減圧下の環境内に熱輸送器５０を設置すると、熱輸送器５０を構成する磁性体１０Ａ−１０Ｆと熱伝導部３０Ａ−３０Ｇの断熱性を向上させることができる。そのため、低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに効率的に熱を輸送させることができ磁気冷暖房装置の高出力化及びコンパクト化を達成することができる。   When the heat transporter 50 is installed in a vacuum or an environment under reduced pressure, the heat insulation of the magnetic bodies 10A-10F and the heat conducting units 30A-30G constituting the heat transporter 50 can be improved. Therefore, heat can be efficiently transported from the low temperature side heat exchanging part 40A to the high temperature side heat exchanging part 40B, and high output and compactness of the magnetic air conditioner can be achieved.

１０Ａ−１０Ｆ 磁性体、
２０Ａ−２０Ｆ 永久磁石、
３０Ａ−３０Ｇ 熱伝導部、
４０Ａ 低温側熱交換部、
４０Ｂ 高温側熱交換部、
５０ 熱輸送器、
３２Ａ、３２Ｂ 高分子エラストマー、
３４Ａ１、３４Ａ２、３４Ｂ１、３４Ｂ２ 伸縮性電極、
１００ 固定部、
２００Ａ、２００Ｂ 回転部（磁気印加除去部）、
３００Ａ、３００Ｂ サーボモータ（モータ）、
２５０Ａ、２５０Ｂ 基準位置検出センサ、
３５ 電圧印加制御部、
４００ 空調制御部、
４２０ スイッチングパターン記憶部。 10A-10F magnetic material,
20A-20F permanent magnet,
30A-30G heat conduction part,
40A low temperature side heat exchange section,
40B high temperature side heat exchange section,
50 heat transporter,
32A, 32B polymer elastomer,
34A1, 34A2, 34B1, 34B2 stretchable electrodes,
100 fixing part,
200A, 200B Rotating part (magnetic application removing part),
300A, 300B Servo motor (motor),
250A, 250B reference position detection sensor,
35 voltage application controller,
400 air conditioning control unit,
420 Switching pattern storage unit.

Claims (4)

発現される磁気熱量効果の種類が同じ磁性体と当該磁性体の熱を輸送する熱伝導部とを交互に配置する熱輸送器と、
前記熱輸送器の一端に前記熱伝導部を介して配置する低温側熱交換部と、
前記熱輸送器の他端に前記熱伝導部を介して配置する高温側熱交換部と、
前記熱輸送器の各磁性体に選択的に磁気を印加し除去する磁気印加除去部と、を有し、
各熱伝導部は、電圧を印加すると前記各磁性体との並び方向の寸法が小さくなって各磁性体との熱伝導を遮断し、電圧を除去すると前記各磁性体との並び方向の寸法が元の寸法に戻って各磁性体との熱伝導を可能にし、
前記熱輸送器の各磁性体に選択的に磁気を印加し除去するため前記磁気印加除去部を駆動するモータと、
前記モータの回転位置に応じて前記各熱伝導部に選択的に電圧を印加し除去する電圧印加制御部と、を有し、
前記電圧印加制御部は、運転条件ごとに定めた、電圧の印加、除去のタイミングを用いて前記各熱伝導部に電圧を印加し除去し、
前記運転条件は、前記熱輸送器の要求熱量、前記低温側熱交換部と前記高温側熱交換部との間の温度差または前記磁気印加除去部の駆動パターンの少なくともいずれかであり、
前記駆動パターンは、前記磁気印加除去部を一定の速度で駆動するか、一定ではない速度で駆動するか、のいずれかであることを特徴とする磁気冷暖房装置。 A heat transporter that alternately arranges a magnetic body having the same type of magnetocaloric effect to be expressed and a heat conducting portion that transports heat of the magnetic body;
A low temperature side heat exchanging portion disposed at one end of the heat transporter via the heat conducting portion;
A high temperature side heat exchanging part disposed through the heat conducting part at the other end of the heat transporter;
A magnetic application removal unit that selectively applies and removes magnetism to each magnetic body of the heat transporter,
When a voltage is applied to each of the heat conducting portions, the dimension in the direction of alignment with each of the magnetic bodies is reduced to block heat conduction with each of the magnetic bodies, and when the voltage is removed, the dimensions in the direction of alignment with the respective magnetic bodies are reduced. Return to the original dimensions to enable heat conduction with each magnetic body ,
A motor that drives the magnetic application removing unit to selectively apply and remove magnetism to each magnetic body of the heat transporter;
A voltage application control unit that selectively applies and removes a voltage to each of the heat conducting units according to the rotational position of the motor,
The voltage application control unit applies and removes a voltage to each of the heat conducting units using the timing of voltage application and removal determined for each operating condition,
The operating condition is at least one of a required heat amount of the heat transporter, a temperature difference between the low temperature side heat exchange unit and the high temperature side heat exchange unit, or a drive pattern of the magnetic application removal unit,
The drive pattern, either driving the magnetic application removal unit at a constant speed, or driven by not constant speed, the magnetic air conditioner characterized by either der Rukoto of. 前記電圧印加制御部は、前記磁気印加除去部が前記各磁性体に選択的に磁気を印加し除去するタイミングと同期させて前記各熱伝導部に電圧を印加し除去することにより、前記低温側熱交換部から前記高温側熱交換部に熱を輸送させることを特徴とする請求項１に記載の磁気冷暖房装置。 The voltage application control unit applies and removes a voltage to each of the heat conducting units in synchronization with a timing at which the magnetic application removal unit selectively applies and removes magnetism to each of the magnetic bodies, thereby removing the low temperature side. The magnetic air conditioner according to claim 1 , wherein heat is transported from the heat exchange unit to the high temperature side heat exchange unit. 前記運転条件ごとに定めた、電圧の印加、除去のタイミングは、最適なタイミングに書き換えられることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気冷暖房装置。 Said determined for each operating condition, the application of voltage, timing of removal, magnetic heating and cooling apparatus according to claim 1 or 2, characterized in Rukoto rewritten in optimal timing. 少なくとも前記熱輸送器は、真空内、または減圧下の環境内で設置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。 The magnetic air conditioner according to any one of claims 1 to 3 , wherein at least the heat transporter is installed in a vacuum or an environment under reduced pressure.
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