JP5884432B2 - 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、電圧の印加、除去によって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 control heat conduction by applying and removing voltage.

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はなく、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 located 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、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、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、前記熱伝導部は、前記電圧印加制御部が電圧を印加すると金属に相転移して前記磁性体との熱伝導を可能にし、前記電圧印加制御部が電圧を除去すると絶縁体に相転移して前記磁性体との熱伝導を遮断することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a magnetic air-conditioning apparatus according to the present invention includes a heat transport device in which a magnetic body having a magnetocaloric effect and a heat conducting section that transports heat of the magnetic body are alternately arranged, and the heat transport device. A low-temperature side heat exchange unit disposed at one end of the heat transport unit through the heat conduction unit, a high-temperature side heat exchange unit disposed at the other end of the heat transport unit through the heat conduction unit, and the magnetism of the heat transport unit A magnetic application removal unit that selectively applies and removes magnetism to the body, a motor that drives the magnetic application removal unit, and a voltage that is selectively applied to and removed from the heat conduction unit according to the rotational position of the motor A voltage application control unit, and the heat conduction unit causes a phase transition to a metal when the voltage application control unit applies a voltage to enable heat conduction with the magnetic body, and the voltage application control unit provides a voltage. the a phase transition to the insulator removing this that blocks heat conduction between the magnetic body The features.

本発明に係る磁気冷暖房装置によれば、熱伝導部は、電圧の印加、除去に応じて熱伝導を断続できるので、磁性体間に熱伝導部を摺動させずに熱を輸送させることができる。このため、熱伝導部に摺動の耐久性を持たせる必要がなく、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、熱伝導部を駆動させるための損失を低減できる。   According to the magnetic cooling and heating apparatus according to the present invention, the heat conduction unit can intermittently conduct heat according to the application and removal of voltage, so that heat can be transported without sliding the heat conduction unit between the magnetic bodies. it can. For this reason, it is not necessary to give the heat conducting portion sliding durability, and the reliability of the heat conducting portion is improved. Moreover, the mechanical loss by friction can be eliminated and the loss for driving a heat conductive part can be reduced.

また、熱伝導部は磁性体との並び方向にのみ熱を輸送でき、熱伝導部の熱伝導率は摺動型のものに比較して大きくできるので、熱の輸送に際して熱的な損失が小さくできる。   In addition, the heat conduction part can transport heat only in the direction of alignment with the magnetic material, and the heat conductivity of the heat conduction part can be made larger than that of the sliding type, so the thermal loss during heat transportation is small. it can.

さらに、熱伝導部は、電圧の印加、除去に応じて、磁性体間を全ての接触面を使って接続できるので、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, since the heat conduction part can connect between the magnetic bodies using all contact surfaces in accordance with the application and removal of voltage, the heat transport capacity and the heat transport efficiency can be improved.

本発明に係る磁気冷暖房装置の動作原理の説明に供する図であり、複数の熱輸送器を配置した固定部の構成を示す図である。It is a figure where it uses for description of the operating principle of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention, and is a figure which shows the structure of the fixing | fixed part which has arrange | positioned several heat transporters. 本発明に係る磁気冷暖房装置の動作原理の説明に供する図であり、複数の磁気印加除去部を配置した上側の回転部の構成を示す図である。It is a figure where it uses for description of the operation principle of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention, and is a figure which shows the structure of the upper rotation part which has arrange | positioned the several magnetic application removal part. 本発明に係る磁気冷暖房装置の動作原理の説明に供する図であり、複数の磁気印加除去部を配置した下側の回転部の構成を示す図である。It is a figure where it uses for description of the operating principle of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention, and is a figure which shows the structure of the lower rotation part which has arrange | positioned the several magnetic application removal part. 本発明に係る磁気冷暖房装置の動作説明に供する図である。It is a figure where it uses for operation | movement description of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁気冷暖房装置の動作説明に供する図である。It is a figure where it uses for operation | movement description of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁気冷暖房装置において熱が移動していく様子の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of a mode that heat moves in the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁気冷暖房装置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 apparatus which concerns on this invention. 実施形態１に係る熱伝導部の構造図である。2 is a structural diagram of a heat conducting unit according to Embodiment 1. FIG. 実施形態２に係る熱伝導部の構造図である。6 is a structural diagram of a heat conducting unit according to Embodiment 2. FIG. 実施形態３に係る熱伝導部の構造図である。6 is a structural diagram of a heat conducting unit according to Embodiment 3. FIG. 実施形態４に係る熱伝導部の構造図である。6 is a structural diagram of a heat conducting unit according to Embodiment 4. FIG. 実施形態５に係る熱伝導部の構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a heat conducting unit according to a fifth embodiment. 実施形態６に係る熱伝導部の構造図である。FIG. 10 is a structural diagram of a heat conducting unit according to a sixth embodiment. 本発明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 invention. 本発明に係る磁気冷暖房装置の上側の回転部の構成図である。It is a block diagram of the upper rotating part of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁気冷暖房装置の下側の回転部の構成図である。It is a block diagram of the rotation part below the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る磁気冷暖房装置のＡ−Ｂ断面図である。It is AB sectional drawing of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 本発明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 invention. 図１８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. 18, and an air-conditioning information input part. 図１８の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 of FIG. 本発明に係る他の磁気冷暖房装置における磁気冷暖房の原理図である。It is a principle figure of the magnetic air conditioning in the other magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る他の磁気冷暖房装置の構成図である。It is a block diagram of the other magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention. 図２３の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 of FIG.

各実施形態を説明する前に本発明に係る磁気冷暖房装置の動作原理を説明する。   Before explaining each embodiment, the principle of operation of the magnetic air conditioner according to the present invention will be explained.

（磁気冷暖房装置の動作原理）
＜固定部の構成＞
図１は複数の熱輸送器を配置した固定部の構成を示す図である。円形状の固定部は分離部１３０Ａ−１３０Ｄで区分した４つの熱輸送器１−４を有する。各熱輸送器は低温側熱交換部４００Ａから高温側熱交換部４００Ｂに熱を伝導させる。各熱輸送器は磁性体と熱伝導部を交互に配置して形成する。磁性体には、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。熱伝導部には、電圧の印加、除去により熱伝導率が大きく変化する特性を持つ材料を用いる。熱伝導部は、電圧を印加（ＯＮ）すると熱伝導率が大きくなり、電圧を除去（ＯＦＦ）すると熱伝導率が小さくなる。このため、熱伝導部は、電圧の印加、除去を制御することで磁性体に熱を伝導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。 (Operation principle of magnetic air conditioner)
<Configuration of fixed part>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a fixing unit in which a plurality of heat transporters are arranged. The circular fixed part has four heat transporters 1-4 divided by separation parts 130A-130D. Each heat transporter conducts heat from the low temperature side heat exchange section 400A to the high temperature side heat exchange section 400B. Each heat transporter is formed by alternately arranging magnetic bodies and heat conducting portions. As the magnetic material, a positive magnetic material is used as a magnetic material of the same material having the same type of magnetocaloric effect. For the heat conduction part, a material having a characteristic that the heat conductivity changes greatly by applying and removing voltage is used. When the voltage is applied (ON), the thermal conductivity increases in the thermal conductivity, and when the voltage is removed (OFF), the thermal conductivity decreases. For this reason, the heat conduction part can prevent the magnetic body from conducting heat by controlling the application and removal of the voltage, and can efficiently transfer the heat toward the direction in which the magnetic bodies are arranged. Can do.

たとえば、熱輸送器１は、磁性体１００Ａ−１００Ｅと熱伝導部３００Ａ−３００Ｇとを交互に配置している。具体的には、低温側熱交換部４００Ａから熱伝導部３００Ａ−磁性体１００Ａ−熱伝導部３００Ｂ−磁性体１００Ｂ−熱伝導部３００Ｃ−磁性体１００Ｃ−熱伝導部３００Ｄ−磁性体１００Ｄ−熱伝導部３００Ｅ−磁性体１００Ｅ−熱伝導部３００Ｆ−磁性体１００Ｆ−熱伝導部３００Ｇの順に配置して高温側熱交換部４００Ｂに至る。低温側熱交換部４００Ａと熱伝導部３００Ａ、熱伝導部３００Ａから熱伝導部３００Ｇまでの各熱伝導部と磁性体、熱伝導部３００Ｇと高温側熱交換部４００Ｂは相互に隙間なく接続してある。熱輸送器２−４の構成も熱輸送器１の構成と同一である。   For example, in the heat transporter 1, the magnetic bodies 100A-100E and the heat conducting units 300A-300G are alternately arranged. Specifically, from the low temperature side heat exchanging section 400A to the heat conducting section 300A-the magnetic body 100A-the heat conducting section 300B-the magnetic body 100B-the heat conducting section 300C-the magnetic body 100C-the heat conducting section 300D-the magnetic body 100D-the heat conducting. 300E-magnetic body 100E-heat conduction part 300F-magnetic body 100F-heat conduction part 300G are arranged in this order to reach the high temperature side heat exchange part 400B. The low temperature side heat exchange part 400A and the heat conduction part 300A, each heat conduction part and the magnetic body from the heat conduction part 300A to the heat conduction part 300G, and the heat conduction part 300G and the high temperature side heat exchange part 400B are connected without gaps. is there. The configuration of the heat transporter 2-4 is the same as that of the heat transporter 1.

＜回転部の構成＞
図２及び図３に示す回転部は、図１に示した固定部を上下方向の両側から一定の隙間を設けて挟む。回転部の構成は下記のとおりである。 <Configuration of rotating part>
2 and 3 sandwiches the fixed part shown in FIG. 1 with a certain gap from both sides in the vertical direction. The configuration of the rotating part is as follows.

図２は、複数の磁気印加除去部を配置した上側の回転部の構成を示す図である。円形状の上側の回転部は分離部２００ＡＵ−２００ＤＵで区分した４つの磁気印加除去部１Ｕ−４Ｕを有する。図２に示す上側の回転部は、図の表側を図１に示す固定部の表側に対向して位置させ、上側の回転部の中心を固定部の中心と一致させて、時計回りに回転自在に支持する。図２は、固定部に対向して位置させた上側の回転部を固定部に向かって上から透視した状態を表している。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an upper rotating unit in which a plurality of magnetic application removing units are arranged. The circular upper rotating part has four magnetic application removing parts 1U-4U divided by separating parts 200AU-200DU. The upper rotating part shown in FIG. 2 is positioned so that the front side of the figure faces the front side of the fixed part shown in FIG. 1, and the center of the upper rotating part coincides with the center of the fixed part and can rotate clockwise. To support. FIG. 2 shows a state in which the upper rotating part positioned facing the fixed part is seen through from the top toward the fixed part.

磁気印加除去部１Ｕは、熱輸送器１に磁気印加除去部１Ｕが対峙する時刻Ｔ１の時に、回転部の外周から内周に向けて、磁性体１００Ａに対向する永久磁石２１０Ａ、磁性体１００Ｃに対向する永久磁石２１０Ｃ、磁性体１００Ｅに対向する永久磁石２１０Ｅを有する。   At time T1 when the magnetic application removal unit 1U faces the heat transporter 1, the magnetic application removal unit 1U is applied to the permanent magnet 210A and the magnetic body 100C facing the magnetic body 100A from the outer periphery to the inner periphery of the rotation unit. The permanent magnet 210 </ b> C and the permanent magnet 210 </ b> E facing the magnetic body 100 </ b> E are opposed to each other.

磁気印加除去部２Ｕは、熱輸送器１に磁気印加除去部２Ｕが対峙する時刻Ｔ２の時に、回転部の外周から内周に向けて、磁性体１００Ｂに対向する永久磁石２２０Ｂ、磁性体１００Ｄに対向する永久磁石２２０Ｄ、磁性体１００Ｆに対向する永久磁石２２０Ｆを有する。   At time T2 when the magnetic application removal unit 2U faces the heat transporter 1, the magnetic application removal unit 2U is moved from the outer periphery to the inner periphery of the rotating unit toward the permanent magnet 220B and the magnetic body 100D facing the magnetic body 100B. It has permanent magnet 220F which opposes permanent magnet 220D which opposes, and the magnetic body 100F.

磁気印加除去部３Ｕと磁気印加除去部４Ｕは上側の回転部の中心と点対称であるので、永久磁石の並びは、磁気印加除去部１Ｕと磁気印加除去部２Ｕと同一である。磁気印加除去部３Ｕは時刻Ｔ３の時に熱輸送器１と対峙し、磁気印加除去部４Ｕは時刻Ｔ４の時に熱輸送器１と対峙する。   Since the magnetic application removal unit 3U and the magnetic application removal unit 4U are point-symmetric with respect to the center of the upper rotation unit, the arrangement of the permanent magnets is the same as the magnetic application removal unit 1U and the magnetic application removal unit 2U. The magnetic application removal unit 3U faces the heat transporter 1 at time T3, and the magnetic application removal unit 4U faces the heat transporter 1 at time T4.

図３は、複数の磁気印加除去部を配置した下側の回転部の構成を示す図である。円形状の下側の回転部は分離部２００ＡＤ−２００ＤＤで区分した４つの磁気印加除去部１Ｄ−４Ｄを有する。図３に示す下側の回転部は、図の表側を図１に示す固定部の裏側に対向して位置させ、下側の回転部の中心を固定部の中心と一致させて、時計回りに回転自在に支持する。図３は、固定部に対向して位置させた下側の回転部を固定部側から見た状態を表している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a lower rotating unit in which a plurality of magnetic application removing units are arranged. The lower rotating part of the circular shape has four magnetic application removing parts 1D-4D divided by separating parts 200AD-200DD. The lower rotating part shown in FIG. 3 is positioned clockwise with the front side of the figure facing the back side of the fixing part shown in FIG. 1, and the center of the lower rotating part coincides with the center of the fixing part. Support for rotation. FIG. 3 shows a state in which the lower rotating part positioned facing the fixed part is viewed from the fixed part side.

磁気印加除去部１Ｄは、熱輸送器１に磁気印加除去部１Ｄが対峙する時刻Ｔ１の時に、回転部の外周から内周に向けて、磁性体１００Ａに対向する永久磁石２６０Ａ、磁性体１００Ｃに対向する永久磁石２６０Ｃ、磁性体１００Ｅに対向する永久磁石２６０Ｅを有する。   At time T1 when the magnetic application removal unit 1D is opposed to the heat transporter 1, the magnetic application removal unit 1D applies the permanent magnet 260A and the magnetic body 100C facing the magnetic body 100A from the outer periphery to the inner periphery of the rotation unit. The permanent magnet 260 </ b> C and the permanent magnet 260 </ b> E facing the magnetic body 100 </ b> E are opposed to each other.

磁気印加除去部２Ｄは、熱輸送器１に磁気印加除去部２Ｄが対峙する時刻Ｔ２の時に、回転部の外周から内周に向けて、磁性体１００Ｂに対向する永久磁石２７０Ｂ、磁性体１００Ｄに対向する永久磁石２７０Ｄ、磁性体１００Ｆに対向する永久磁石２７０Ｆを有する。   At time T2 when the magnetic application removal unit 2D faces the heat transporter 1, the magnetic application removal unit 2D is moved from the outer periphery to the inner periphery of the rotating unit toward the permanent magnet 270B and the magnetic body 100D facing the magnetic body 100B. It has permanent magnet 270F which opposes permanent magnet 270D and magnetic body 100F which oppose.

磁気印加除去部３Ｄと磁気印加除去部４Ｄは下側の回転部の中心と点対称であるので、永久磁石の並びは、磁気印加除去部１Ｄと磁気印加除去部２Ｄと同一である。磁気印加除去部３Ｄは時刻Ｔ３の時に熱輸送器１と対峙し、磁気印加除去部４Ｄは時刻Ｔ４の時に熱輸送器１と対峙する。   Since the magnetic application removing unit 3D and the magnetic application removing unit 4D are point-symmetric with respect to the center of the lower rotating unit, the arrangement of the permanent magnets is the same as the magnetic application removing unit 1D and the magnetic application removing unit 2D. The magnetic application removal unit 3D faces the heat transporter 1 at time T3, and the magnetic application removal unit 4D faces the heat transporter 1 at time T4.

上側の回転部の各磁気印加除去部１Ｕ−４Ｕと下側の回転部の各磁気印加除去部１Ｄ−４Ｄは固定部の各熱輸送器１−４を介して上下方向で対向する。上側の回転部と下側の回転部は、上側の回転部の分離部２００ＡＵ−２００ＤＵと下側の回転部の分離部２００ＡＤ−２００ＤＤが常に対向するように、相対的な位置を変えずに同期して回転する。   The magnetic application removal units 1U-4U of the upper rotation unit and the magnetic application removal units 1D-4D of the lower rotation unit face each other in the vertical direction via the heat transporters 1-4 of the fixed unit. The upper rotating unit and the lower rotating unit are synchronized without changing their relative positions so that the separating unit 200AU-200DU of the upper rotating unit and the separating unit 200AD-200DD of the lower rotating unit always face each other. Then rotate.

＜熱輸送の原理＞
図４及び図５は、本発明に係る磁気冷暖房装置の動作説明に供する図である。図４は、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の２つの状態を示す。時刻Ｔ１の状態は、図１の固定部のＡ−Ａ線が図２及び図３の上側と下側の回転部のＡ−Ａ線と一致している状態である。つまり、固定部の熱輸送器１が上側の回転部の磁気印加除去部１Ｕと下側の回転部の磁気印加除去部１Ｄに対峙している状態である。また、時刻Ｔ２の状態は、固定部の熱輸送器１が上側の回転部の磁気印加除去部２Ｕと下側の回転部の磁気印加除去部２Ｄに対峙している状態である。図５は、時刻Ｔ３と時刻Ｔ４の２つの状態を示す。時刻Ｔ３の状態は、固定部の熱輸送器１が上側の回転部の磁気印加除去部３Ｕと下側の回転部の磁気印加除去部３Ｄに対峙している状態である。また、時刻Ｔ４の状態は、固定部の熱輸送器１が上側の回転部の磁気印加除去部４Ｕと下側の回転部の磁気印加除去部４Ｄに対峙している状態である。 <Principle of heat transport>
4 and 5 are diagrams for explaining the operation of the magnetic air conditioner according to the present invention. FIG. 4 shows two states, time T1 and time T2. The state at time T1 is a state in which the AA line of the fixed part in FIG. 1 coincides with the AA lines of the upper and lower rotating parts in FIGS. That is, the heat transporter 1 of the fixed part is in a state of facing the magnetic application removing unit 1U of the upper rotating unit and the magnetic application removing unit 1D of the lower rotating unit. The state at time T2 is a state in which the heat transporter 1 of the fixed part is opposed to the magnetic application removing part 2U of the upper rotating part and the magnetic application removing part 2D of the lower rotating part. FIG. 5 shows two states at time T3 and time T4. The state at time T3 is a state in which the heat transporter 1 of the fixed part is opposed to the magnetic application removing unit 3U of the upper rotating unit and the magnetic application removing unit 3D of the lower rotating unit. The state at time T4 is a state in which the heat transporter 1 of the fixed part is opposed to the magnetic application removing unit 4U of the upper rotating unit and the magnetic application removing unit 4D of the lower rotating unit.

時刻Ｔ１では、図４に示す通り、磁性体１００Ａに永久磁石２１０Ａと２６０Ａが位置する。また、磁性体１００Ｃに永久磁石２１０Ｃと２６０Ｃが位置する。また、磁性体１００Ｅに永久磁石２１０Ｅと２６０Ｅが位置する。時刻Ｔ１では、熱伝導部３００Ｂ、３００Ｄ、３００Ｆに電圧を印加して、隣り合う磁性体１００Ａ−１００Ｂ、１００Ｃ−１００Ｄ、１００Ｅ−１００Ｆ間で熱伝導できるようにする。   At time T1, as shown in FIG. 4, the permanent magnets 210A and 260A are positioned on the magnetic body 100A. Further, permanent magnets 210C and 260C are located on the magnetic body 100C. Further, permanent magnets 210E and 260E are located on the magnetic body 100E. At time T1, a voltage is applied to the heat conducting units 300B, 300D, and 300F so that heat can be conducted between the adjacent magnetic bodies 100A-100B, 100C-100D, and 100E-100F.

時刻Ｔ２では、上側と下側の回転部が時刻Ｔ１から９０度時計方向に回転するので、図４に示す通り、磁性体１００Ｂに永久磁石２２０Ｂと２７０Ｂが位置する。また、磁性体１００Ｄに永久磁石２２０Ｄと２７０Ｄが位置する。また、磁性体１００Ｆに永久磁石２２０Ｆと２７０Ｆが位置する。時刻Ｔ２では、熱伝導部３００Ａ、３００Ｃ、３００Ｅ、３００Ｇに電圧を印加して、低温側熱伝導部４００Ａと磁性体１００Ａ、磁性体１００Ｂ−１００Ｃ、１００Ｄ−１００Ｅ、磁性体１００Ｆと高温側熱伝導部４００Ｂそれぞれの間で熱伝導できるようにする。   At time T2, the upper and lower rotating parts rotate 90 degrees clockwise from time T1, so that permanent magnets 220B and 270B are positioned on magnetic body 100B as shown in FIG. Further, the permanent magnets 220D and 270D are located on the magnetic body 100D. In addition, permanent magnets 220F and 270F are positioned on the magnetic body 100F. At time T2, a voltage is applied to the heat conducting units 300A, 300C, 300E, and 300G, and the low temperature side heat conducting unit 400A and the magnetic body 100A, the magnetic bodies 100B-100C, 100D-100E, the magnetic body 100F, and the high temperature side heat conduction. Heat conduction can be performed between the portions 400B.

時刻Ｔ３では、上側と下側の回転部が時刻Ｔ２からさらに９０度時計方向に回転するので、図５に示す通り、磁性体１００Ａに永久磁石２３０Ａと２８０Ａが位置する。また、磁性体１００Ｃに永久磁石２３０Ｃと２８０Ｃが位置する。また、磁性体１００Ｅに永久磁石２３０Ｅと２８０Ｅが位置する。時刻Ｔ３では、時刻Ｔ１と同じく、熱伝導部３００Ｂ、３００Ｄ、３００Ｆに電圧を印加して、隣り合う磁性体１００Ａ−１００Ｂ、１００Ｃ−１００Ｄ、１００Ｅ−１００Ｆ間で熱伝導できるようにする。   At time T3, the upper and lower rotating parts rotate further 90 degrees clockwise from time T2, so that permanent magnets 230A and 280A are positioned on magnetic body 100A as shown in FIG. Further, permanent magnets 230C and 280C are located on the magnetic body 100C. Further, permanent magnets 230E and 280E are located on the magnetic body 100E. At time T3, similarly to time T1, a voltage is applied to the heat conducting units 300B, 300D, and 300F so that heat conduction can be performed between the adjacent magnetic bodies 100A-100B, 100C-100D, and 100E-100F.

時刻Ｔ４では、上側と下側の回転部が時刻Ｔ３からさらに９０度時計方向に回転するので、図５に示す通り、磁性体１００Ｂに永久磁石２４０Ｂと２９０Ｂが位置する。また、磁性体１００Ｄに永久磁石２４０Ｄと２９０Ｄが位置する。また、磁性体１００Ｆに永久磁石２４０Ｆと２９０Ｆが位置する。時刻Ｔ４では、時刻Ｔ２と同じく、熱伝導部３００Ａ、３００Ｃ、３００Ｅ、３００Ｇに電圧を印加して、低温側熱伝導部４００Ａと磁性体１００Ａ、磁性体１００Ｂ−１００Ｃ、１００Ｄ−１００Ｅ、磁性体１００Ｆと高温側熱伝導部４００Ｂそれぞれの間で熱伝導できるようにする。   At time T4, the upper and lower rotating parts rotate 90 degrees clockwise from time T3, so that permanent magnets 240B and 290B are positioned on magnetic body 100B as shown in FIG. In addition, permanent magnets 240D and 290D are positioned on the magnetic body 100D. In addition, permanent magnets 240F and 290F are positioned on the magnetic body 100F. At time T4, similarly to time T2, a voltage is applied to the heat conducting units 300A, 300C, 300E, and 300G, and the low temperature side heat conducting unit 400A, the magnetic body 100A, the magnetic bodies 100B-100C, 100D-100E, and the magnetic body 100F. And high temperature side heat conduction part 400B.

このように、永久磁石の位置関係を追うと、時刻Ｔ１からＴ４に移行する間に、時刻Ｔ１とＴ２における、永久磁石、磁性体、熱伝導部の同じ位置関係が２回繰り返される。   As described above, when the positional relationship of the permanent magnet is followed, the same positional relationship among the permanent magnet, the magnetic body, and the heat conducting unit at the times T1 and T2 is repeated twice during the transition from the time T1 to the time T4.

上記のように、各磁性体には正の磁性体を用いているので、磁気が印加されると発熱し、磁気が除去されると吸熱する。また、熱伝導部には磁気の印加除去によって熱伝導率が変化する材料を用いているので、磁気が印加されると熱伝導率が相対的に大きくなり、磁気が除去されると熱伝導率が相対的に小さくなる。   As described above, since a positive magnetic material is used for each magnetic material, heat is generated when magnetism is applied, and heat is absorbed when magnetism is removed. In addition, since a material whose thermal conductivity is changed by applying and removing magnetism is used for the heat conducting portion, the thermal conductivity becomes relatively large when magnetism is applied, and the thermal conductivity when removing magnetism. Becomes relatively small.

したがって、時刻Ｔ１からＴ４に移行するにしたがって、低温側熱交換部４００Ａから高温側熱交換部４００Ｂに向けて熱が移動し、低温側熱交換部４００Ａと高温側熱交換部４００Ｂとの間に温度差ができる。温度差ができる原理は次のとおりである。   Therefore, as the time shifts from time T1 to T4, heat moves from the low temperature side heat exchange unit 400A toward the high temperature side heat exchange unit 400B, and between the low temperature side heat exchange unit 400A and the high temperature side heat exchange unit 400B. There is a temperature difference. The principle of creating a temperature difference is as follows.

図６は、本発明に係る磁気冷暖房装置において熱が移動していく様子の説明に供する図である。熱が移動していく様子は図４と図５を参照しながら説明する。   FIG. 6 is a diagram for explaining how heat moves in the magnetic air conditioner according to the present invention. The manner in which heat moves will be described with reference to FIGS.

まず前提として、全ての磁性体が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、磁気が印加されると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。また、全ての熱伝導部材も電圧の印加、除去によって同じように熱伝導率が大きくなりまた小さくなる特性を持っていると想定する。   First, as a premise, a case is assumed in which all magnetic bodies are formed of the same material, and all the magnetic bodies have the same type of magnetocaloric effect and have a temperature change of 5 ° C. Specifically, it is assumed that all the magnetic materials have a characteristic that the temperature increases by 5 ° C. when magnetism is applied and the temperature decreases by 5 ° C. when the magnetism is removed. Further, it is assumed that all the heat conducting members have the same characteristic that the thermal conductivity increases and decreases in the same manner by applying and removing voltage.

まず、初期の時刻Ｔ１の状態では全ての磁性体１００Ａ−１００Ｆ及び熱伝導部３００Ａ−３００Ｇが室温の２０℃になっている。低温側熱交換部４００Ａと高温側熱交換部４００Ｂとの間で、交互に配置した磁性体と熱伝導部は熱輸送器を形成する。   First, in the initial state of time T1, all the magnetic bodies 100A-100F and the heat conducting units 300A-300G are at room temperature of 20 ° C. Between the low temperature side heat exchange part 400A and the high temperature side heat exchange part 400B, the magnetic bodies and the heat conduction parts arranged alternately form a heat transporter.

次に、時刻Ｔ２の状態に移行すると、永久磁石、磁性体、熱伝導部の位置関係が、図４の時刻Ｔ１で示す状態から時刻Ｔ２で示すような状態になる。時刻Ｔ２では、熱伝導部３００Ａ、３００Ｃ、３００Ｅ、３００Ｇに電圧を印加する。その結果、図６に示すように、磁性体１００Ａの温度が５℃下降し、熱伝導部３００Ａによる熱伝導が可能になって、低温側熱交換部４００Ａから磁性体１００Ａに熱が移動する。また、磁性体１００Ｂ、１００Ｄの温度が５℃上昇し、磁性体１００Ｃ、１００Ｅの温度が５℃下降し、熱伝導部３００Ｃ、３００Ｅによる熱伝導が可能になって、磁性体１００Ｂから磁性体１００Ｃに、磁性体１００Ｄから磁性体１００Ｅに熱が移動する。また、磁性体１００Ｆの温度が５℃上昇し、熱伝導部３００Ｇによる熱伝導が可能になって、磁性体１００Ｆから高温側熱交換部４００Ｂに熱が移動する。   Next, when the state transitions to the state at time T2, the positional relationship between the permanent magnet, the magnetic body, and the heat conducting portion changes from the state shown at time T1 in FIG. 4 to the state shown at time T2. At time T2, a voltage is applied to the heat conducting units 300A, 300C, 300E, and 300G. As a result, as shown in FIG. 6, the temperature of the magnetic body 100A drops by 5 ° C., heat conduction by the heat conducting unit 300A becomes possible, and heat moves from the low temperature side heat exchange unit 400A to the magnetic body 100A. Further, the temperature of the magnetic bodies 100B and 100D increases by 5 ° C., the temperature of the magnetic bodies 100C and 100E decreases by 5 ° C., and heat conduction by the heat conducting portions 300C and 300E becomes possible. In addition, heat is transferred from the magnetic body 100D to the magnetic body 100E. Further, the temperature of the magnetic body 100F increases by 5 ° C., heat conduction by the heat conducting unit 300G becomes possible, and heat moves from the magnetic body 100F to the high temperature side heat exchanging unit 400B.

時刻Ｔ２の状態では、磁気が除去された磁性体１００Ａ、１００Ｃ、１００Ｅの温度が１５℃に下降し、磁気が印加された磁性体１００Ｂ、１００Ｄ、１００Ｆの温度が２５℃に上昇する。このため、図６に示すように、熱伝導部３００Ａ、３００Ｃ、３００Ｅ、３００Ｇ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 at time T2, the temperatures of the magnetic bodies 100A, 100C, and 100E from which magnetism has been removed drop to 15 ° C., and the temperatures of the magnetic bodies 100B, 100D, and 100F to which magnetism has been applied rise to 25 ° C. For this reason, as shown in FIG. 6, heat moves from the higher temperature side to the lower temperature side through the heat conducting portions 300A, 300C, 300E, and 300G.

この熱の移動によって、図６のＴ２´の状態で示すように、磁性体１００Ａと低温側熱交換部４００Ａの温度が１７．５℃になり、磁性体１００Ｆと高温側熱交換部４００Ｂの温度が２２．５℃になる。   Due to this heat transfer, the temperature of the magnetic body 100A and the low temperature side heat exchange section 400A becomes 17.5 ° C. as shown in the state of T2 ′ in FIG. 6, and the temperature of the magnetic body 100F and the high temperature side heat exchange section 400B. Becomes 22.5 ° C.

次に、時刻Ｔ２´の状態からＴ３の状態に移行すると、永久磁石、磁性体、熱伝導部の位置関係が、図４及び図５の時刻Ｔ２に示す状態から時刻Ｔ３で示すような状態になる。時刻Ｔ３では、熱伝導部３００Ｂ、３００Ｄ、３００Ｆに電圧を印加する。その結果、磁性体１００Ａ、１００Ｃ、１００Ｅの温度が５℃上昇し、磁性体１００Ｂ、１００Ｄ、１００Ｆの温度が５℃下降し、熱伝導部３００Ｂ、３００Ｄ、３００Ｆによる熱伝導が可能になって、磁性体１００Ａから磁性体１００Ｂに、磁性体１００Ｃから磁性体１００Ｄに、磁性体１００Ｅから磁性体１００Ｆに熱が移動する。   Next, when the state transitions from the state at time T2 ′ to the state at T3, the positional relationship between the permanent magnet, the magnetic body, and the heat conducting portion changes from the state at time T2 in FIGS. 4 and 5 to the state at time T3. Become. At time T3, a voltage is applied to the heat conducting units 300B, 300D, and 300F. As a result, the temperature of the magnetic bodies 100A, 100C, and 100E increases by 5 ° C., the temperature of the magnetic bodies 100B, 100D, and 100F decreases by 5 ° C., and heat conduction by the heat conducting units 300B, 300D, and 300F becomes possible. Heat is transferred from the magnetic body 100A to the magnetic body 100B, from the magnetic body 100C to the magnetic body 100D, and from the magnetic body 100E to the magnetic body 100F.

時刻Ｔ３の状態では、磁気が印加された磁性体１００Ａ、１００Ｃ、１００Ｅの温度が２２．５℃または２５℃に上昇し、磁気が除去された磁性体１００Ｂ、１００Ｄ、１００Ｆの温度が１５℃または１７．５℃に下降する。このため、図６に示すように、熱伝導部３００Ｂ、３００Ｄ、３００Ｆ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 at time T3, the temperature of the magnetic bodies 100A, 100C, 100E to which magnetism is applied rises to 22.5 ° C. or 25 ° C., and the temperature of the magnetic bodies 100B, 100D, 100F from which magnetism has been removed is 15 ° C. The temperature falls to 17.5 ° C. For this reason, as shown in FIG. 6, heat moves from the higher temperature side to the lower temperature side through the heat conducting portions 300B, 300D, and 300F.

この熱の移動によって、図６のＴ３´に示すように、低温側熱交換部４００Ａの温度が１７．５℃になり、磁性体１００Ａ、１００Ｂの温度が１８．７５℃になる。磁性体１００Ｃ、１００Ｄの温度が２０℃になり、磁性体１００Ｅ、１００Ｆの温度が２１．２５℃になる。高温側熱交換部４０Ｂの温度は２２．５℃のままである。   Due to this heat transfer, the temperature of the low temperature side heat exchanging section 400A becomes 17.5 ° C., and the temperature of the magnetic bodies 100A and 100B becomes 18.75 ° C., as indicated by T3 ′ in FIG. The temperature of the magnetic bodies 100C and 100D is 20 ° C., and the temperature of the magnetic bodies 100E and 100F is 21.25 ° C. The temperature of the high temperature side heat exchange section 40B remains at 22.5 ° C.

次に、時刻Ｔ３´の状態からＴ４の状態に移行すると、永久磁石、磁性体、熱伝導部の位置関係が、図４の時刻Ｔ２で示した状態と同一の状態になる。時刻Ｔ４では、時刻Ｔ２と同じく、熱伝導部３００Ａ、３００Ｃ、３００Ｅ、３００Ｇに電圧を印加する。その結果、図６のＴ２. Ｔ４に示すような状態となって、低温側熱交換部４００Ａから磁性体１００Ａに熱が移動し、磁性体１００Ｂから磁性体１００Ｃに、磁性体１００Ｄから磁性体１００Ｅに熱が移動し、磁性体１００Ｆから高温側熱交換部４００Ｂに熱が移動する。   Next, when the state transitions from the state at time T3 ′ to the state at T4, the positional relationship among the permanent magnet, the magnetic body, and the heat conducting portion becomes the same as the state shown at time T2 in FIG. At time T4, a voltage is applied to the heat conducting units 300A, 300C, 300E, and 300G, as with time T2. As a result, a state as shown in T2. T4 of FIG. 6 is obtained, and heat is transferred from the low temperature side heat exchanging section 400A to the magnetic body 100A, from the magnetic body 100B to the magnetic body 100C, and from the magnetic body 100D to the magnetic body 100E. The heat moves to the high temperature side heat exchange section 400B from the magnetic body 100F.

以上の通り、上側の回転部と下側の回転部が同期して１回転する度に、時刻Ｔ１の状態から時刻Ｔ４の状態が繰り返されて、低温側熱交換部４００Ａから高温側熱交換部４００Ｂに熱が移動する。時間が経過するにしたがって、図７に示すように、低温側熱交換部４００Ａと高温側熱交換部４００Ｂ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４００Ａと高温側熱交換部４００Ｂとの間の温度差が安定する。この状態で、低温側熱交換部４００Ａ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４００Ｂ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, every time the upper rotating unit and the lower rotating unit make one rotation, the state from the time T1 to the time T4 is repeated, and the low temperature side heat exchange unit 400A to the high temperature side heat exchange unit. Heat moves to 400B. As time elapses, as shown in FIG. 7, the temperature difference between the low temperature side heat exchange section 400A and the high temperature side heat exchange section 400B increases. Eventually, the temperature difference between the low temperature side heat exchange section 400A and the high temperature side heat exchange section 400B is stabilized. In this state, for example, the indoor temperature can be lowered using the heat of the low temperature side heat exchange unit 400A, and the indoor temperature can be increased, for example, using the heat of the high temperature side heat exchange unit 400B.

なお、図１−図７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４−図６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、図４−図６とは逆になる。   The description of FIG. 1 to FIG. 7 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 having the same type of magnetocaloric effect, the direction of heat transfer is opposite to the direction shown in FIGS. Therefore, when a negative magnetic material 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.

次に、本発明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、［実施形態１］から［実施形態６］に分けて説明する。図８から図１３は各実施形態に係る熱伝導部の構造図である。［実施形態１］から［実施形態６］の熱伝導部は、電圧を印加すると金属に相転移して磁性体との熱伝導を可能にし、電圧を除去すると絶縁体に相転移して前記熱伝導を遮断する。   Next, the specific structure of the heat conduction unit employed by the magnetic air conditioner according to the present invention will be described separately from [Embodiment 1] to [Embodiment 6]. 8 to 13 are structural diagrams of the heat conducting unit according to each embodiment. The heat conducting part of [Embodiment 1] to [Embodiment 6] makes a phase transition to a metal when a voltage is applied to enable heat conduction with the magnetic material, and a phase transition to an insulator when the voltage is removed to make the heat transfer. Cut off conduction.

図１に示したように、本発明に係る磁気冷暖房装置は、低温側熱交換部４００Ｂと磁性体１００Ａとの間に熱伝導部３００Ａを接続する。磁性体１００Ａ−１００Ｆのそれぞれの磁性体間に熱伝導部３００Ｂ−３００Ｆを接続する。磁性体１００Ｆと高温側熱交換部４００Ｂとの間に熱伝導部３００Ｇを接続する。図８から図１３では、磁性体１００Ａと１００Ｂの間に接続する熱伝導部３００Ｂを、磁性体１０Ａ、磁性体１０Ｂ、熱伝導部３０Ｂとして例示する。   As shown in FIG. 1, the magnetic air conditioner according to the present invention connects a heat conducting unit 300A between the low temperature side heat exchanging unit 400B and the magnetic body 100A. The heat conducting units 300B-300F are connected between the magnetic bodies 100A-100F. The heat conducting unit 300G is connected between the magnetic body 100F and the high temperature side heat exchanging unit 400B. 8 to 13, the heat conducting unit 300B connected between the magnetic bodies 100A and 100B is illustrated as the magnetic body 10A, the magnetic body 10B, and the heat conducting unit 30B.

［実施形態１］
図８は実施形態1に係る熱伝導部の構成図である。 [Embodiment 1]
FIG. 8 is a configuration diagram of the heat conducting unit according to the first embodiment.

実施形態1に係る熱伝導部３０Ｂは、磁性体１０Ａと１０Ｂに取り付ける電極３１Ａ、３１Ｂと、電極３１Ａ、３１Ｂの間に取り付ける金属／絶縁相転移体３２とによって構成される。電極３１Ａの一方の面は磁性体１０Ａの一方の面に接合又は接着によって取り付ける。電極３１Ｂの一方の面は磁性体１０Ｂの一方の面に接合又は接着によって取り付ける。同様に、金属／絶縁相転移体３２の両面は電極３１Ａと電極３１Ｂの他方の面に接合又は接着によって取り付ける。したがって、磁性体１０Ａ、熱伝導部３０Ｂ、磁性体１０Ｂは一体化される。図示はしていないが、熱輸送器を構成する他の磁性体と熱伝導部も上記のように接合又は接着によって一体化される。   The heat conducting unit 30B according to the first embodiment includes electrodes 31A and 31B attached to the magnetic bodies 10A and 10B, and a metal / insulating phase transition body 32 attached between the electrodes 31A and 31B. One surface of the electrode 31A is attached to one surface of the magnetic body 10A by bonding or adhesion. One surface of the electrode 31B is attached to one surface of the magnetic body 10B by bonding or adhesion. Similarly, both surfaces of the metal / insulating phase transition body 32 are attached to the other surfaces of the electrode 31A and the electrode 31B by bonding or adhesion. Therefore, the magnetic body 10A, the heat conducting unit 30B, and the magnetic body 10B are integrated. Although not shown in the figure, the other magnetic body and the heat conducting portion constituting the heat transporter are also integrated by bonding or bonding as described above.

電極３１Ａ、３１Ｂは導電性の良好なアルミや銅などの金属を用いる。磁性体１０Ａ、１０Ｂの間では電極３１Ａと３１Ｂを介して熱が伝導するので、電極３１Ａと３１Ｂは熱伝導率のより大きい金属を用いることが好ましい。   The electrodes 31A and 31B are made of a metal such as aluminum or copper having good conductivity. Since heat is conducted between the magnetic bodies 10A and 10B via the electrodes 31A and 31B, the electrodes 31A and 31B are preferably made of a metal having a higher thermal conductivity.

電極３１Ａ、３１Ｂを磁性体１０Ａ、１０Ｂ及び金属／絶縁相転移体３２に接着する接着剤は、熱伝導率の大きいものを用いる。例えば、接着剤に金属粉を接着性が妨げられない程度に混ぜ込んだ熱伝導性を改善した接着剤を用いる。   As the adhesive for bonding the electrodes 31A and 31B to the magnetic bodies 10A and 10B and the metal / insulating phase transition body 32, an adhesive having a high thermal conductivity is used. For example, an adhesive having improved thermal conductivity in which metal powder is mixed with the adhesive to such an extent that adhesion is not hindered is used.

金属／絶縁相転移体３２は、電圧を印加すると絶縁体から金属に相転移し、熱伝導率が大きくなり、逆に、電圧を遮断すると金属から絶縁体に相転移し、熱伝導率が小さくなる性質を持つものである。金属と絶縁体の相互間の相転移を示す絶縁体は、無機酸化物モット絶縁体または有機モット絶縁体がある。無機酸化物モット絶縁体は少なくとも遷移金属元素を含む。モット絶縁体としては、ＬａＴｉＯ３、ＳｒＲｕＯ４、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ（ＴＣＮＱ）が知られている。金属と絶縁体の相互間の相転移が可能なデバイスとして現在知られているものは、ＺｎＯ単結晶薄膜電気二重層ＦＥＴ、ＴＭＴＳＦ／ＴＣＮＱ積層型ＦＥＴ素子がある。熱は、熱電子および格子結晶によって移送することができる。ＺｎＯ単結晶薄膜電気二重層ＦＥＴ及びＴＭＴＳＦ／ＴＣＮＱ積層型ＦＥＴ素子は、電圧を印加すると熱電子が活発に移動するようになる性質を利用する。実施形態１では、金属／絶縁相転移体３２に、少なくとも遷移金属元素を含む無機酸化物モット絶縁体、有機モット絶縁体、ＺｎＯ単結晶薄膜電気二重層ＦＥＴ、ＴＭＴＳＦ／ＴＣＮＱ積層型ＦＥＴ素子など、電圧の印加除去によって熱伝導率が大きく変化するものを用いる。   When a voltage is applied to the metal / insulating phase transition body 32, the phase transition from the insulator to the metal increases, and the thermal conductivity increases. Conversely, when the voltage is cut off, the phase transition from the metal to the insulator causes a small thermal conductivity. It has the property which becomes. An insulator exhibiting a phase transition between a metal and an insulator is an inorganic oxide mott insulator or an organic mott insulator. The inorganic oxide Mott insulator includes at least a transition metal element. As the Mott insulator, LaTiO3, SrRuO4, and BEDT-TTF (TCNQ) are known. Currently known devices capable of phase transition between metal and insulator include a ZnO single crystal thin film electric double layer FET and a TMTSF / TCNQ stacked FET element. Heat can be transferred by thermionic and lattice crystals. The ZnO single crystal thin film electric double layer FET and the TMTSF / TCNQ multilayer FET element utilize the property that the thermoelectrons move actively when a voltage is applied. In the first embodiment, the metal / insulating phase transition body 32 includes an inorganic oxide Mott insulator containing at least a transition metal element, an organic Mott insulator, a ZnO single crystal thin film electric double layer FET, a TMTSF / TCNQ stacked FET element, and the like. The one whose thermal conductivity changes greatly by applying and removing voltage is used.

図８に示すように、電極３１Ａと３１Ｂとの間に直流電圧Ｖを印加すると、金属／絶縁相転移体３２の熱伝導率が相対的に大きくなって、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間で熱の移動が起こる。一方、電極３１Ａと３１Ｂとの間の直流電圧Ｖを除去すると、金属／絶縁相転移体３２の熱伝導率が相対的に小さくなって、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間の熱の移動が阻止される。したがって、熱伝導部３０Ｂは、電圧の印加、除去によって熱の移動を制御する熱スイッチとなる。   As shown in FIG. 8, when a DC voltage V is applied between the electrodes 31A and 31B, the thermal conductivity of the metal / insulating phase transition body 32 becomes relatively large, and between the magnetic bodies 10A and 10B. Heat transfer occurs. On the other hand, when the DC voltage V between the electrodes 31A and 31B is removed, the thermal conductivity of the metal / insulating phase transition body 32 becomes relatively small, and the heat transfer between the magnetic bodies 10A and 10B is prevented. Is done. Therefore, the heat conducting unit 30B becomes a thermal switch that controls the movement of heat by applying and removing voltage.

熱伝導部３０Ａ−３０Ｇの熱伝導の断続は、電圧の印加、除去によって制御できるので、磁性体間に熱伝導部を摺動させずに熱を輸送させることができる。このため、熱伝導部に摺動の耐久性を持たせる必要がなく、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、熱伝導部を駆動させるための損失を低減できる。さらに、熱伝導部は磁性体との並び方向にのみ熱を輸送でき、熱伝導部の熱伝導率は摺動型のものに比較して大きくできるので、熱の輸送に際して熱的な損失が小さくできる。加えて、熱伝導部は、電圧の印加、除去に応じて、磁性体間を全ての接触面を使って接続できるので、熱輸送能力及び熱輸送効率を向上させることができる。   Since the intermittent heat conduction of the heat conducting portions 30A-30G can be controlled by applying and removing a voltage, heat can be transported without sliding the heat conducting portion between the magnetic bodies. For this reason, it is not necessary to give the heat conducting portion sliding durability, and the reliability of the heat conducting portion is improved. Moreover, the mechanical loss by friction can be eliminated and the loss for driving a heat conductive part can be reduced. Furthermore, the heat conduction part can transport heat only in the direction of alignment with the magnetic material, and the heat conductivity of the heat conduction part can be increased compared to the sliding type, so that the heat loss is small when transporting heat. it can. In addition, since the heat conducting unit can connect between the magnetic bodies using all the contact surfaces in accordance with the application and removal of voltage, the heat transport capability and the heat transport efficiency can be improved.

熱伝導部３０Ｂの熱伝導の断続は、電極３１Ａと３１Ｂに電圧を印加、除去することによってできる。電極３１Ａと３１Ｂを設けることで、金属／絶縁相転移体３２に容易に電圧を印加することができる。また、金属／絶縁相転移体３２に、少なくとも遷移金属元素を含む無機酸化物モット絶縁体、有機モット絶縁体、ＺｎＯ単結晶薄膜電気二重層ＦＥＴ、ＴＭＴＳＦ／ＴＣＮＱ積層型ＦＥＴ素子を用いると、熱伝導率の変化の応答性が良好になる。   The thermal conduction of the heat conducting unit 30B can be interrupted by applying and removing a voltage to the electrodes 31A and 31B. By providing the electrodes 31A and 31B, a voltage can be easily applied to the metal / insulating phase transition body 32. Further, when an inorganic oxide Mott insulator, an organic Mott insulator, a ZnO single crystal thin film electric double layer FET, or a TMTSF / TCNQ stacked FET element containing at least a transition metal element is used as the metal / insulating phase transition body 32, Responsiveness of change in conductivity is improved.

［実施形態２］
図９は実施形態２に係る熱伝導部の構成図である。 [Embodiment 2]
FIG. 9 is a configuration diagram of a heat conducting unit according to the second embodiment.

実施形態２に係る熱伝導部３０Ｂは、実施形態１に係る図８の熱伝導部３０Ｂに補助電極３３Ａ、３３Ｂを追加している。補助電極３３Ａ、３３Ｂ以外の構成及び動作は実施形態１と同一である。   In the heat conducting unit 30B according to the second embodiment, auxiliary electrodes 33A and 33B are added to the heat conducting unit 30B in FIG. 8 according to the first embodiment. The configuration and operation other than the auxiliary electrodes 33A and 33B are the same as those in the first embodiment.

補助電極３３Ａと３３Ｂは、金属／絶縁相転移体３２に接合または接着によって取り付ける。補助電極３３Ａと３３Ｂは熱伝導性を考慮しなくても良い。また補助電極３３Ａと３３Ｂを金属／絶縁相転移体３２に接着する接着剤も熱伝導性を考慮しなくても良い。補助電極３３Ａと３３Ｂと接着剤には、熱電子が通過しないからである。   The auxiliary electrodes 33A and 33B are attached to the metal / insulating phase transition body 32 by bonding or adhesion. The auxiliary electrodes 33A and 33B need not take thermal conductivity into consideration. Further, the adhesive for adhering the auxiliary electrodes 33A and 33B to the metal / insulating phase transition body 32 need not take thermal conductivity into consideration. This is because thermoelectrons do not pass through the auxiliary electrodes 33A and 33B and the adhesive.

補助電極３３Ａと３３Ｂは、電極３１Ａと３１Ｂに対して、直交方向に電圧を印加する。補助電極３３Ａと３３Ｂとの間に直流電圧を印加すると、金属／絶縁相転移体３２内の電子の分布が補助電極３３Ａと３３Ｂの方向に偏る。このため、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間を移動する熱電子の抵抗が減少し、熱電子が移動しやすくなる。つまり、補助電極３３Ａと３３Ｂを設けることで、金属／絶縁相転移体３２の熱伝導率をより大きくすることができる。   The auxiliary electrodes 33A and 33B apply a voltage in the orthogonal direction to the electrodes 31A and 31B. When a DC voltage is applied between the auxiliary electrodes 33A and 33B, the distribution of electrons in the metal / insulating phase transition body 32 is biased toward the auxiliary electrodes 33A and 33B. For this reason, the resistance of the thermoelectrons moving between the magnetic bodies 10A and 10B is reduced, and the thermoelectrons easily move. That is, by providing the auxiliary electrodes 33A and 33B, the thermal conductivity of the metal / insulating phase transition body 32 can be further increased.

［実施形態３］
図１０は実施形態３に係る熱伝導部の構成図である。 [Embodiment 3]
FIG. 10 is a configuration diagram of a heat conducting unit according to the third embodiment.

実施形態３に係る熱伝導部３０Ｂは、電極３１Ａと３１Ｂを、金属／絶縁相転移体３２と磁性体１０Ａ、１０Ｂとの間には設けずに、金属／絶縁相転移体３２内を移動する熱電子の移動方向に対して直交する方向から電圧が印加できるように設ける。   The heat conducting unit 30B according to the third embodiment moves within the metal / insulating phase transition body 32 without providing the electrodes 31A and 31B between the metal / insulating phase transition body 32 and the magnetic bodies 10A and 10B. It is provided so that a voltage can be applied from a direction orthogonal to the moving direction of the thermoelectrons.

したがって、金属／絶縁相転移体３２は、磁性体１０Ａと１０Ｂに直接取り付ける。金属／絶縁相転移体３２と磁性体１０Ａ、１０Ｂとは、接合または接着剤で取り付ける。このときに用いる接着剤は、熱伝導性の大きいものを用いる。   Therefore, the metal / insulating phase transition body 32 is directly attached to the magnetic bodies 10A and 10B. The metal / insulating phase transition body 32 and the magnetic bodies 10A and 10B are attached by bonding or an adhesive. The adhesive used at this time has a high thermal conductivity.

電極３１Ａと３１Ｂは、金属／絶縁相転移体３２に接合または接着によって取り付ける。電極３１Ａと３１Ｂは熱伝導性を考慮しなくても良い。また電極３１Ａと３１Ｂを金属／絶縁相転移体３２に接着する接着剤も熱伝導性を考慮しなくても良い。電極３１Ａと３１Ｂと接着剤には、熱電子が通過しないからである。   The electrodes 31A and 31B are attached to the metal / insulating phase transition body 32 by bonding or adhesion. The electrodes 31A and 31B do not have to consider thermal conductivity. Further, the adhesive for adhering the electrodes 31A and 31B to the metal / insulating phase transition body 32 need not take thermal conductivity into consideration. This is because thermoelectrons do not pass through the electrodes 31A and 31B and the adhesive.

電極３１Ａと３１Ｂは、金属／絶縁相転移体３２内を移動する熱電子の移動方向に対して、直交方向に電圧を印加する。電極３１Ａと３１Ｂとの間に直流電圧を印加すると、金属／絶縁相転移体３２内の電子の分布が電極３１Ａと３１Ｂの方向に偏って相転移する。このため、磁性体１０Ａと１０Ｂとの間を移動する熱電子の抵抗が減少し、熱電子が移動しやすくなる。   The electrodes 31 </ b> A and 31 </ b> B apply a voltage in a direction orthogonal to the moving direction of the thermoelectrons moving in the metal / insulating phase transition body 32. When a DC voltage is applied between the electrodes 31A and 31B, the distribution of electrons in the metal / insulating phase transition body 32 is shifted in the direction of the electrodes 31A and 31B. For this reason, the resistance of the thermoelectrons moving between the magnetic bodies 10A and 10B is reduced, and the thermoelectrons easily move.

実施形態１、２の場合には、熱電子の通過方向に電極３１Ａ、３１Ｂが存在するので、熱電子にとっては電極３１Ａ、３１Ｂが障害物となる。このため、電極３１Ａ、３１Ｂの存在は熱伝導率を小さくする方向に働く。実施形態３の場合には、金属／絶縁相転移体３２を磁性体１０Ａと１０Ｂに直接取り付けるので、電極３１Ａ、３１Ｂの存在は熱伝導率を下げる方向には働かない。したがって、実施形態３に係る熱伝導部３０の熱伝導率は、実施形態１、２の場合と比較して、大きくなる。   In the case of Embodiments 1 and 2, since the electrodes 31A and 31B exist in the direction of the passage of the thermoelectrons, the electrodes 31A and 31B become obstacles for the thermoelectrons. For this reason, the presence of the electrodes 31A and 31B works in the direction of decreasing the thermal conductivity. In the case of Embodiment 3, since the metal / insulating phase transition body 32 is directly attached to the magnetic bodies 10A and 10B, the presence of the electrodes 31A and 31B does not work in the direction of lowering the thermal conductivity. Therefore, the thermal conductivity of the heat conducting unit 30 according to the third embodiment is larger than that in the first and second embodiments.

［実施形態４］
図１１は実施形態４に係る熱伝導部の構成図である。 [Embodiment 4]
FIG. 11 is a configuration diagram of a heat conducting unit according to the fourth embodiment.

実施形態４に係る熱伝導部３０Ｂは、金属／絶縁相転移体３２を磁性体１０Ａと１０Ｂに直接取り付け、磁性体１０Ａと１０Ｂに直流電圧を印加できるようにしたものである。金属／絶縁相転移体３２と磁性体１０Ａ、１０Ｂとは接合または接着剤で取り付ける。接着剤は熱伝導率の大きいものを用いる。   In the heat conducting unit 30B according to the fourth embodiment, the metal / insulating phase transition body 32 is directly attached to the magnetic bodies 10A and 10B so that a DC voltage can be applied to the magnetic bodies 10A and 10B. The metal / insulating phase transition body 32 and the magnetic bodies 10A and 10B are attached by bonding or adhesive. An adhesive having a high thermal conductivity is used.

磁性体１０Ａと１０Ｂを電極の代わりに用いると、構造が単純化され、また、部品点数の減少と製造工程の簡略化が図れる。また、実施形態３の場合と同様に、熱伝導部３０の熱伝導率は、実施形態１、２の場合と比較して、大きくなる。   If the magnetic bodies 10A and 10B are used instead of electrodes, the structure is simplified, and the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified. Further, as in the case of the third embodiment, the thermal conductivity of the heat conducting unit 30 is larger than those in the first and second embodiments.

［実施形態５］
図１２は実施形態５に係る熱伝導部の構成図である。 [Embodiment 5]
FIG. 12 is a configuration diagram of a heat conducting unit according to the fifth embodiment.

実施形態５は、実施形態１に係る図８の熱伝導部３０Ｂに絶縁体３４を追加している。具体的には、図１２に示すように、熱電子の移動を妨げる絶縁体３４を電極３１Ａと金属／絶縁相転移体３２との間に設けている。図１２では、実施形態1の構成に絶縁体３４を追加しているが、実施形態２から４の構成に対して絶縁体３４を追加しても良い。   In the fifth embodiment, an insulator 34 is added to the heat conducting unit 30B of FIG. 8 according to the first embodiment. Specifically, as shown in FIG. 12, an insulator 34 that prevents the movement of thermoelectrons is provided between the electrode 31 </ b> A and the metal / insulating phase transition body 32. In FIG. 12, the insulator 34 is added to the configuration of the first embodiment, but the insulator 34 may be added to the configurations of the second to fourth embodiments.

絶縁体３４は、熱電子以外の電子の移動を阻止するために設ける。電極３１Ａと３１Ｂとの間に直流電圧を印加すると、電極３１Ａと３１Ｂとの間に電流が流れるが、本来移動してほしい熱電子に加え、熱輸送に関与しない電子を過剰に移動させてしまう可能性がある。この熱輸送に関与しない電子の過剰の移動を防ぐために、絶縁体３４を金属／絶縁相転移体３２に取り付けることによって、金属／絶縁相転移体３２の熱伝導率の低下を防止できる。   The insulator 34 is provided to prevent the movement of electrons other than thermal electrons. When a DC voltage is applied between the electrodes 31A and 31B, a current flows between the electrodes 31A and 31B, but in addition to the thermoelectrons that are originally desired to move, electrons that are not involved in heat transport are excessively moved. there is a possibility. In order to prevent the excessive movement of electrons not involved in the heat transport, by attaching the insulator 34 to the metal / insulating phase transition body 32, it is possible to prevent a decrease in the thermal conductivity of the metal / insulating phase transition body 32.

［実施形態６］
図１３は実施形態６に係る熱伝導部の構成図である。 [Embodiment 6]
FIG. 13 is a configuration diagram of a heat conducting unit according to the sixth embodiment.

実施形態６は、実施形態３に係る図１０の熱伝導部３０Ｂに分極体３５を追加している。具体的には、電極３１Ａと金属／絶縁相転移体３２との間に熱電子の移動を促す分極体３５を配置する。分極体３５は、誘電体及びイオン性液体のうちの少なくとも１種類以上から形成する。   In the sixth embodiment, a polarizing body 35 is added to the heat conducting unit 30B of FIG. 10 according to the third embodiment. Specifically, a polarizing body 35 that promotes the movement of thermoelectrons is disposed between the electrode 31 </ b> A and the metal / insulating phase transition body 32. The polarizing body 35 is formed from at least one of a dielectric and an ionic liquid.

分極体３５は、金属／絶縁相転移体３２内を移動する電子を取り出したり、金属／絶縁相転移体３２内に電子を注入したりする。このため、金属／絶縁相転移体３２内の電子の分布状態が変化して、熱電子が流れやすくなる。分極体３５を配置することで、金属／絶縁相転移体３２の熱伝導率をより大きくすることができる。   The polarizing body 35 takes out electrons moving in the metal / insulating phase transition body 32 and injects electrons into the metal / insulating phase transition body 32. For this reason, the distribution state of the electrons in the metal / insulating phase transition body 32 changes, and thermal electrons easily flow. By disposing the polarization body 35, the thermal conductivity of the metal / insulating phase transition body 32 can be further increased.

実施形態１から６のように、電圧の印加、除去によって熱伝導率が変化する熱伝導部３０Ｂを用いると、隣接する磁性体との熱伝導を、電圧の印加、除去だけで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３０Ｂ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。   As in the first to sixth embodiments, when the heat conducting portion 30B whose thermal conductivity changes by applying and removing a voltage is used, the heat conduction with the adjacent magnetic material can be intermittently applied only by applying and removing the voltage. it can. 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 unit 30B of the present embodiment can increase the frequency by shortening the cycle of turning on and off the voltage.

次に、図１４−図１７を参照して本発明に係る磁気冷暖房装置の構成について説明する。以下に説明する磁気冷暖房装置の動作原理は上述の動作原理と同一である。図１４は、本発明に係る磁気冷暖房装置の固定部の構成図である。図１５は、本発明に係る磁気冷暖房装置の上側の回転部の構成図である。図１６は、本発明に係る磁気冷暖房装置の下側の回転部の構成図である。図１７は、本発明に係る磁気冷暖房装置の図１４−図１６に示すＡ−Ｂ断面図である。   Next, the configuration of the magnetic air conditioner according to the present invention will be described with reference to FIGS. The operation principle of the magnetic air conditioner described below is the same as the above-described operation principle. FIG. 14 is a configuration diagram of a fixed portion of the magnetic air conditioner according to the present invention. FIG. 15 is a block diagram of the upper rotating part of the magnetic air conditioner according to the present invention. FIG. 16 is a configuration diagram of the lower rotating part of the magnetic air conditioner according to the present invention. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line AB shown in FIGS. 14 to 16 of the magnetic air conditioner according to the present invention.

（磁気冷暖房装置の構成）
＜固定部の構成＞
図１４及び図１７に示すように、磁気冷暖房装置の固定部１０００は円形状に形成する。固定部１０００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１１参照）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)
<Configuration of fixed part>
As shown in FIG.14 and FIG.17, the fixing | fixed part 1000 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 1000, and a circular low temperature side heat exchange part 40A is provided so as to surround the high temperature side heat exchange part 40B. A heat transporter arrangement plate 150 (see FIG. 11) 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１４及び図１７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５０−１を構成する。熱輸送器５０−１に隣接する中心角３０度の扇状の空間に、図１４に示すように、磁気熱量効果を有する磁性体１１Ａ−１１Ｆとこれらの磁性体の熱を輸送する熱伝導部３１Ａ−３１Ｇとを交互に配置する。交互に配置した磁性体１１Ａ−１１Ｆと熱伝導部３１Ａ−３１Ｇで１つの熱輸送器５０−２を構成する。   As shown in FIGS. 14 and 17, in the fan-shaped space on the heat transporter arrangement plate 150 having a central angle of 30 degrees, the magnetic bodies 10A to 10F having the magnetocaloric effect and heat conduction for transporting the heat of these magnetic bodies The parts 30A-30G are alternately arranged. One heat transporter 50-1 is constituted by the magnetic bodies 10A-10F and the heat conducting portions 30A-30G arranged alternately. As shown in FIG. 14, in a fan-shaped space having a central angle of 30 degrees adjacent to the heat transporter 50-1, a magnetic body 11A-11F having a magnetocaloric effect and a heat conducting part 31A for transporting the heat of these magnetic bodies -31G are alternately arranged. One heat transporter 50-2 is constituted by the magnetic bodies 11A-11F and the heat conducting portions 31A-31G arranged alternately.

図１４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５０−１、５０−２、…を配置し、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５０−１、５０−２、…を形成する。なお、１２個の扇状の熱輸送器５０−１、５０−２、…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５０−１、５０−２、…の一端に熱伝導部（熱輸送器５０−１の場合には熱伝導部３０Ａ）を介して配置する。さらに、高温側熱交換部４０Ｂは熱輸送器５０−１、５０−２、…の他端に熱伝導部（熱輸送器５０−１の場合には熱伝導部３０Ｇ）を介して配置する。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１７参照）と４２（図１４参照）を設けている。なお、熱輸送器配置板１５０上に形成する熱伝導部３０Ａ−３０Ｇ、熱伝導部３１Ａ−３１Ｇ、…は、上記の実施形態１−６のいずれかの形態の熱伝導部を用いる。各熱伝導部の電極に電圧を印加するための配線は、熱輸送器同士の熱絶縁を図るために設けてある空間を利用して行う。   As shown in FIG. 14, on the heat transporter arrangement plate 150, one fan-shaped heat transporters 50-1, 50-2,... In total, twelve fan-shaped heat transporters 50-1, 50-2,... Are formed in parallel. A space for thermal insulation is formed between each of the twelve fan-shaped heat transporters 50-1, 50-2,. Moreover, the low temperature side heat exchange part 40A is arrange | positioned through the heat conduction part (30 A of heat conduction parts in the case of the heat transporter 50-1) in the end of heat transporter 50-1, 50-2, .... Furthermore, the high temperature side heat exchange part 40B is arrange | positioned through the heat conduction part (in the case of the heat transporter 50-1, heat conduction part 30G) in the other end of heat transporter 50-1, 50-2, .... Fins 41 (see FIG. 17) and 42 (see FIG. 14) are provided inside the low temperature side heat exchange section 40A and the high temperature side heat exchange section 40B in order to improve heat exchange efficiency. In addition, the heat conduction parts 30A-30G, the heat conduction parts 31A-31G,... Formed on the heat transporter arrangement plate 150 use the heat conduction parts in any one of the above embodiments 1-6. Wiring for applying a voltage to the electrodes of each heat conducting portion is performed using a space provided for heat insulation between heat transporters.

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５０−１、５０−２、…を配置している。このため、熱輸送器５０−１、５０−２、…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５０−１、５０−２、…との間に断熱性の高い材料を挟む。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、磁束を通過させやすい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。   The heat transporter arrangement plate 150 is arranged with twelve heat transporters 50-1, 50-2,. For this reason, in order not to take away the heat which heat transporter 50-1, 50-2, ... is transporting, heat transporter arrangement board 150 is formed with a material with high heat insulation, or heat transporter arrangement board 150 And a heat transporter 50-1, 50-2,... In addition, since the heat transporter arrangement | positioning board 150 must not reduce the magnetic flux applied to a magnetic body, it is preferable to form with the material which makes a magnetic flux pass easily. 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.

＜磁性体の構成＞
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。 <Configuration of magnetic material>
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。   The positive magnetic material is an alloy based on Gd or Gd, such as Gd-Y, Gd-Dy, Gd-Er, Gd-Ho, La (Fe, Si) 13, or La (Fe). , Al) 13 or other magnetic material 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。   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. 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.

また、磁性体１０Ａ−１０Ｆに正または負の磁性体を用い、さらにこれらの磁性体１０Ａ−１０Ｆの作動温度を全て同一のものとすることができる。しかし、これに限らず、磁性体の作動温度が異なるものを配置することもできる。例えば、高温側熱交換部４０Ｂに隣り合う磁性体１０Ｆから低温側熱交換部４０Ａに隣り合う磁性体１０Ａに向けて段階的に作動温度が低い磁性体を配置することもできる。ここで、作動温度が高い磁性体と作動温度が低い磁性体との相違は、磁気熱量効果を発現する温度域が高い温度であるか低い温度であるかという点にある。   Moreover, a positive or negative magnetic body can be used for the magnetic bodies 10A-10F, and the operating temperatures of these magnetic bodies 10A-10F can all be the same. However, the present invention is not limited to this, and magnetic materials having different operating temperatures can be arranged. For example, a magnetic body having a low operating temperature can be arranged stepwise from the magnetic body 10F adjacent to the high temperature side heat exchange unit 40B toward the magnetic body 10A adjacent to the low temperature side heat exchange unit 40A. Here, the difference between a magnetic material having a high operating temperature and a magnetic material having a low operating temperature is that the temperature range in which the magnetocaloric effect is exhibited is a high temperature or a low temperature.

このように、熱輸送器５０−１、５０−２、…内において、磁性体の位置に応じて最適な作動温度を選択すると、均一の作動温度の磁性体を用いた熱輸送器５０−１、５０−２、…よりも、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間で、より大きな温度差を得ることができ、熱輸送能力及び熱輸送効率を向上させることができる。   As described above, when an optimum operating temperature is selected in accordance with the position of the magnetic body in the heat transporters 50-1, 50-2,..., The heat transporter 50-1 using the magnetic body having a uniform operating temperature. , 50-2,..., A larger temperature difference can be obtained between the low temperature side heat exchange section 40A and the high temperature side heat exchange section 40B, and the heat transport capacity and heat transport efficiency can be improved. .

＜熱伝導部の構成＞
次に、本発明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。 <Configuration of heat conduction part>
Next, a specific structure of the heat conducting unit employed by the magnetic air conditioner according to the present invention will be described.

本実施形態に係る熱伝導部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に向けて伝導する。熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧の印加、除去により熱伝導率が大きく変化する特性を持つ。熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧を印加すると熱伝導率が大きくなり、電圧を除去すると熱伝導率が小さくなる。このため、熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧の印加、除去によって磁性体１０Ａ−１０Ｆに熱を伝導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。具体的な構成は、図８−図１３で説明した。   The heat conducting units 30A-30G according to the present embodiment conduct 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 have a characteristic that the thermal conductivity changes greatly by applying and removing voltage. The thermal conductivity of the heat conducting units 30A-30G increases when a voltage is applied, and decreases when the voltage is removed. For this reason, the heat conducting portions 30A-30G can prevent the magnetic bodies 10A-10F from conducting heat by applying and removing voltage, and efficiently transfer heat toward the direction in which the magnetic bodies are arranged. Can be made. The specific configuration has been described with reference to FIGS.

このように、電圧の印加、除去によって熱伝導率が変化する熱伝導部３０Ａ、３０Ｂを用いると、隣接する磁性体との熱伝導を、電圧の印加、除去だけで断続させることができる。磁気冷暖房装置を車載するためには小型化が要求されるが、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。本発明に係る熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧を印加する周期を短くすることで容易に高周波化できる。   As described above, when the heat conducting portions 30A and 30B whose thermal conductivity is changed by applying and removing a voltage are used, heat conduction with an adjacent magnetic body can be intermittently performed only by applying and removing a voltage. In order to mount the magnetic air conditioner on the vehicle, downsizing is required, but in order to downsize the magnetic air conditioner, 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 according to the present invention can easily increase the frequency by shortening the period in which the voltage is applied.

＜回転部の構成＞
図１５及び図１６に示す回転部は、図１４に示した固定部１０００を上下方向の両側から一定の隙間を設けて挟む。回転部の構成は下記のとおりである。 <Configuration of rotating part>
The rotating unit shown in FIGS. 15 and 16 sandwiches the fixing unit 1000 shown in FIG. 14 with a certain gap from both sides in the vertical direction. The configuration of the rotating part is as follows.

円形状の上側の回転部２０００Ａは、図１５の表側を図１４に示す固定部１０００の表側に対向して位置させ、上側の回転部２０００Ａの中心を固定部１０００の中心と一致させて、時計回りに回転自在に支持する。図１５は、固定部１０００に対向して位置させた上側の回転部２０００Ａを固定部１０００に向かって上から透視した状態を表している（図１７参照）。   The circular upper rotating part 2000A is positioned so that the front side in FIG. 15 faces the front side of the fixed part 1000 shown in FIG. 14, and the center of the upper rotating part 2000A is aligned with the center of the fixed part 1000. Supports rotation around. FIG. 15 illustrates a state in which the upper rotating unit 2000A positioned facing the fixed unit 1000 is seen through from the top toward the fixed unit 1000 (see FIG. 17).

図１５に示す磁気印加除去部１Ｕは、ある時刻で、図１４に示した熱輸送器５０−１に対峙する。その時刻では、回転部２０００Ａの外周から内周に向けて、磁性体１０Ａに対向する永久磁石２１Ａ、磁性体１０Ｃに対向する永久磁石２１Ｃ、磁性体１０Ｅに対向する永久磁石２１Ｅを有する。   The magnetic application removing unit 1U shown in FIG. 15 faces the heat transporter 50-1 shown in FIG. 14 at a certain time. At that time, from the outer periphery to the inner periphery of the rotating part 2000A, there are a permanent magnet 21A facing the magnetic body 10A, a permanent magnet 21C facing the magnetic body 10C, and a permanent magnet 21E facing the magnetic body 10E.

図１５に示す磁気印加除去部２Ｕは、上記と同じ時刻で図１４に示した熱輸送器５０−２に対峙する。その時刻では、回転部２０００Ａの外周から内周に向けて、磁性体１０Ｂに対向する永久磁石２２Ｂ、磁性体１０Ｄに対向する永久磁石２２Ｄ、磁性体１０Ｆに対向する永久磁石２２Ｆを有する。   The magnetic application removing unit 2U shown in FIG. 15 faces the heat transporter 50-2 shown in FIG. 14 at the same time as described above. At that time, from the outer periphery to the inner periphery of the rotating part 2000A, there are a permanent magnet 22B facing the magnetic body 10B, a permanent magnet 22D facing the magnetic body 10D, and a permanent magnet 22F facing the magnetic body 10F.

回転部２０００Ａに存在するその他の磁気印加除去部は、回転部２０００Ａの中心と点対称であるので、永久磁石の並びは、磁気印加除去部１Ｕまたは磁気印加除去部２Ｕと同一である。   Since the other magnetic application removal units existing in the rotation unit 2000A are point-symmetric with respect to the center of the rotation unit 2000A, the arrangement of the permanent magnets is the same as the magnetic application removal unit 1U or the magnetic application removal unit 2U.

円形状の下側の回転部２０００Ｂは、図１６の表側を図１４に示す固定部１０００の裏側に対向して位置させ、下側の回転部２０００Ｂの中心を固定部１０００の中心と一致させて、時計回りに回転自在に支持する。図１６は、固定部１０００に対向して位置させた下側の回転部２０００Ｂを固定部１０００側から見た状態を表している（図１７参照）。   The circular rotating part 2000B on the lower side is positioned so that the front side in FIG. 16 faces the back side of the fixed part 1000 shown in FIG. 14, and the center of the lower rotating part 2000B is aligned with the center of the fixed part 1000. , Supports clockwise rotation. FIG. 16 illustrates a state in which the lower rotating unit 2000B positioned to face the fixed unit 1000 is viewed from the fixed unit 1000 side (see FIG. 17).

図１６に示す磁気印加除去部１Ｄは、上記と同じ時刻で、図１４に示した熱輸送器５０−１に対峙する。その時刻では、回転部２０００Ｂの外周から内周に向けて、磁性体１０Ａに対向する永久磁石２６Ａ、磁性体１０Ｃに対向する永久磁石２６Ｃ、磁性体１０Ｅに対向する永久磁石２６Ｅを有する。   The magnetic application removal unit 1D shown in FIG. 16 faces the heat transporter 50-1 shown in FIG. 14 at the same time as described above. At that time, from the outer periphery to the inner periphery of the rotating part 2000B, there are a permanent magnet 26A facing the magnetic body 10A, a permanent magnet 26C facing the magnetic body 10C, and a permanent magnet 26E facing the magnetic body 10E.

図１６に示す磁気印加除去部２Ｄは、上記と同じ時刻で図１４に示した熱輸送器５０−２に対峙する。その時刻では、回転部２０００Ｂの外周から内周に向けて、磁性体１０Ｂに対向する永久磁石２７Ｂ、磁性体１０Ｄに対向する永久磁石２７Ｄ、磁性体１０Ｆに対向する永久磁石２７Ｆを有する。   The magnetic application removal unit 2D shown in FIG. 16 faces the heat transporter 50-2 shown in FIG. 14 at the same time as described above. At that time, from the outer periphery to the inner periphery of the rotating part 2000B, there are a permanent magnet 27B facing the magnetic body 10B, a permanent magnet 27D facing the magnetic body 10D, and a permanent magnet 27F facing the magnetic body 10F.

回転部２０００Ｂに存在するその他の磁気印加除去部は、回転部２０００Ｂの中心と点対称であるので、永久磁石の並びは、磁気印加除去部１Ｄまたは磁気印加除去部２Ｄと同一である。   Since the other magnetic application removal units present in the rotation unit 2000B are point-symmetric with respect to the center of the rotation unit 2000B, the arrangement of the permanent magnets is the same as the magnetic application removal unit 1D or the magnetic application removal unit 2D.

上側の回転部２０００Ａの各磁気印加除去部１Ｕ、２Ｕ、…と下側の回転部２０００Ｂの各磁気印加除去部１Ｄ、２Ｄ、…は固定部１０００の各熱輸送器５０−１、５０−２、…を介して上下方向で対向する。上側の回転部２０００Ａと下側の回転部２０００Ｂは、磁気印加除去部１Ｕと磁気印加除去部１Ｄを対峙させた状態で相対的な位置を変えずに同期して回転する。   The magnetic application removal units 1U, 2U,... Of the upper rotation unit 2000A and the magnetic application removal units 1D, 2D,... Of the lower rotation unit 2000B are the heat transporters 50-1, 50-2 of the fixed unit 1000. ,... Are opposed in the vertical direction. The upper rotating unit 2000A and the lower rotating unit 2000B rotate synchronously without changing the relative positions in a state where the magnetic application removing unit 1U and the magnetic application removing unit 1D are opposed to each other.

＜磁気冷暖房装置の動作＞
図１７は、本実施形態に係る磁気冷暖房装置の図１４−図１６に示すＡ−Ｂ断面図である。図に示すように、上側の回転部２０００Ａと下側の回転部２０００Ｂは、ごく狭い間隔を設けて固定部１０００を挟む。 <Operation of magnetic air conditioner>
FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIGS. 14 to 16 of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. As shown in the figure, the upper rotating unit 2000A and the lower rotating unit 2000B sandwich the fixing unit 1000 with a very narrow interval.

図１７は図１４−図１６に示す固定部と回転部を組み上げた状態におけるＡ−Ｂ断面図である。したがって、Ａ断面では、熱輸送器５０−１を構成する磁性体１０Ａに永久磁石２１Ａと２６Ａが対向する。磁性体１０Ｃに永久磁石２１Ｃと２６Ｃが対向する。磁性体１０Ｅに永久磁石２１Ｅと２６Ｅが対向する。この状態は、図１４に示す熱輸送器５０−１に図１５、図１６で示す磁気印加除去部１Ｕと１Ｄが対向している状態である。   FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AB in a state where the fixed part and the rotating part shown in FIGS. 14 to 16 are assembled. Therefore, in the A section, the permanent magnets 21A and 26A face the magnetic body 10A constituting the heat transporter 50-1. The permanent magnets 21C and 26C face the magnetic body 10C. The permanent magnets 21E and 26E face the magnetic body 10E. This state is a state in which the magnetic application removing units 1U and 1D shown in FIGS. 15 and 16 face the heat transporter 50-1 shown in FIG.

また、Ｂ断面では、熱輸送器５０−２を構成する磁性体１１Ｂに永久磁石２２Ｂと２７Ｂが対向する。磁性体１１Ｄに永久磁石２２Ｄと２７Ｄが対向する。磁性体１１Ｆに永久磁石２２Ｆと２７Ｆが対向する。この状態は、図１４に示す熱輸送器５０−２に図１５、図１６で示す磁気印加除去部２Ｕと２Ｄが対向している状態である。   In the B cross section, the permanent magnets 22B and 27B face the magnetic body 11B constituting the heat transporter 50-2. The permanent magnets 22D and 27D face the magnetic body 11D. The permanent magnets 22F and 27F face the magnetic body 11F. This state is a state in which the magnetic application removal units 2U and 2D shown in FIGS. 15 and 16 face the heat transporter 50-2 shown in FIG.

上側の回転部２０００Ａと下側の回転部２０００Ｂが同期して回転すると、３０度回転する度に、各熱輸送器５０−１、５０−２、…において、上述のＡ断面の状態とＢ断面の状態が繰り返される。したがって、各熱輸送器５０−１、５０−２、…において、図４−６で説明したのと同一のことが繰り返され、磁性体１０Ａ−１０Ｆ、１１Ａ−１１Ｆ、…で発生した熱が、電圧の印加、除去で熱伝導を制御する熱伝導部３０Ａ−３０Ｇ、３１Ａ−３１Ｇ、…を介して低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに伝達される。   When the upper rotating unit 2000A and the lower rotating unit 2000B rotate in synchronism, each of the heat transporters 50-1, 50-2,... The state of is repeated. Therefore, in each of the heat transporters 50-1, 50-2,..., The same thing as described in FIG. 4-6 is repeated, and the heat generated in the magnetic bodies 10A-10F, 11A-11F,. It is transmitted from the low temperature side heat exchange part 40A to the high temperature side heat exchange part 40B via heat conduction parts 30A-30G, 31A-31G,... That control heat conduction by applying and removing voltage.

図１７に示すように、上側の回転部２０００Ａ、下側の回転部２０００Ｂはその中心部が開口し、その中心部にはベアリング４１０Ａ、４１０Ｂを設けてある。また、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂの外周部にはベアリグ４２０Ａ、４２０Ｂを設けてある。ベアリング４１０Ａ、４１０Ｂ、ベアリング４２０Ａ、４２０Ｂは、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂを固定部１０００の上下面で回転自在に支持する。したがって、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂは高温側熱交換部４０Ｂを回転軸として図示矢印方向（図１５、図１６参照）に回転する。   As shown in FIG. 17, the upper rotating part 2000A and the lower rotating part 2000B are open at the center, and bearings 410A and 410B are provided at the center. In addition, bear rigs 420A and 420B are provided on the outer peripheral portions of both rotating portions 2000A and 2000B. The bearings 410A and 410B and the bearings 420A and 420B rotatably support the rotating parts 2000A and 2000B on the upper and lower surfaces of the fixed part 1000. Therefore, both rotating parts 2000A and 2000B rotate in the direction indicated by the arrows (see FIGS. 15 and 16) with the high temperature side heat exchanging part 40B as a rotation axis.

上側の回転部２０００Ａ、下側の回転部２０００Ｂの一方の面の外周にはリングギア４３０Ａ、４３０Ｂを取り付ける。リングギア４３０Ａ、４３０Ｂは、サーボモータ３５０Ａ、３５０Ｂのギア３６０Ａ、３６０Ｂと噛み合う。サーボモータ３５０Ａが回転すると、ギア３６０Ａと噛み合うリングギア４３０Ａが自転して上側の回転部２０００Ａが回転する。また、サーボモータ３５０Ｂが回転すると、ギア３６０Ｂと噛み合うリングギア４３０Ｂが自転して下側の回転部２０００Ｂが回転する。サーボモータ３５０Ａと３５０Ｂを同期して回転させると、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂが一体的に回転する。   Ring gears 430A and 430B are attached to the outer periphery of one surface of the upper rotating part 2000A and the lower rotating part 2000B. Ring gears 430A and 430B mesh with gears 360A and 360B of servo motors 350A and 350B. When the servo motor 350A rotates, the ring gear 430A that meshes with the gear 360A rotates and the upper rotating unit 2000A rotates. Further, when the servo motor 350B rotates, the ring gear 430B that meshes with the gear 360B rotates and the lower rotating portion 2000B rotates. When the servo motors 350A and 350B are rotated synchronously, both rotating parts 2000A and 2000B rotate integrally.

本実施形態では、サーボモータ３５０Ａ、３５０Ｂを同期して回転させる。したがって、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂは高温側熱交換部４０Ｂを中心に、固定部１０００を挟むようにして同一の回転速度で回転する。両回転部２０００Ａ、２０００Ｂを同期させて回転するには、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂの基準位置とサーボモータ３５０Ａ、３５０Ｂの回転位置を検出することが必要である。そのため、図１７に示すように、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂ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３５０Ａと３５０Ｂ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３５０Ａと３５０Ｂに内蔵してある。   In the present embodiment, the servo motors 350A and 350B are rotated in synchronization. Accordingly, both rotating parts 2000A and 2000B rotate at the same rotation speed with the fixing part 1000 sandwiched about the high temperature side heat exchange part 40B. In order to rotate both rotation parts 2000A and 2000B in synchronization, it is necessary to detect the reference positions of both rotation parts 2000A and 2000B and the rotation positions of servo motors 350A and 350B. Therefore, as shown in FIG. 17, reference position detection sensors 250 </ b> A and 250 </ b> B for detecting the reference positions of both rotating parts 2000 </ b> A and 2000 </ b> B are provided. In addition, a rotation position detection sensor for detecting the rotation positions of the servo motors 350A and 350B is built in the servo motors 350A and 350B.

上側の回転部２０００Ａと下側の回転部２０００Ｂに配置する永久磁石は、両回転部２０００Ａ、回転部２０００Ｂの間で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。上側の回転部２０００Ａの片面に配置した永久磁石と下側の回転部２０００Ｂ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、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂは同期して回転させる。たとえば、図１７に示すように、上側の回転部２０００Ａの永久磁石２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｅ、２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｆと下側の回転部２０００Ｂの永久磁石２６Ａ、２６Ｃ、２６Ｅ、２７Ｂ、２７Ｄ、２７Ｆは、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂ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。   The permanent magnets arranged in the upper rotating unit 2000A and the lower rotating unit 2000B are arranged in consideration of the polarity so that the N pole and the S pole face each other between the rotating units 2000A and 2000B. The rotating parts 2000A and 2000B are rotated synchronously so that the permanent magnet arranged on one side of the upper rotating part 2000A and the permanent magnet arranged on one side of the lower rotating part 2000B always face each other. For example, as shown in FIG. 17, the permanent magnets 21A, 21C, 21E, 22B, 22D, 22F of the upper rotating unit 2000A and the permanent magnets 26A, 26C, 26E, 27B, 27D, 27F of the lower rotating unit 2000B are The rotating parts 2000A and 2000B are always facing each other regardless of whether they are rotating or stopped.

なお、本実施形態では、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂに配置する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、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂの構造が複雑になる。回転した状態で、電磁石への給電がきるように配線する必要があるからである。したがって、本実施形態では、永久磁石を用いている。   In the present embodiment, the permanent magnet is used for the magnetic application removing unit disposed in both the rotating units 2000A and 2000B, but an electromagnet may be used. When an electromagnet is used, the structure of both rotating parts 2000A and 2000B becomes complicated. This is because it is necessary to perform wiring so that power can be supplied to the electromagnet in the rotated state. Therefore, in this embodiment, a permanent magnet is used.

また、図１７に示すように、固定部１０００に上側の回転部２０００Ａ、下側の回転部２０００Ｂを取り付けた状態で、固定部１０００、上側の回転部２０００Ａ、下側の回転部２０００Ｂ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５０−１、５０−２、…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。   In addition, as shown in FIG. 17, the upper rotating unit 2000A and the lower rotating unit 2000B are attached to the fixing unit 1000, and the upper rotating unit 2000A and the lower rotating unit 2000B are surrounded by the fixing unit 1000. The internal space should be in an environment close to reduced pressure or vacuum. If the internal space is made to be an environment close to reduced pressure or vacuum, each heat transporter 50-1, 50-2,... Will be installed in a vacuum or an environment under reduced pressure, and to the internal air. This is because heat dissipation is prevented, and air resistance due to rotation of the permanent magnet is reduced.

両回転部２０００Ａ、２０００Ｂが回転すると、固定部１０００の各熱輸送器５０−１、５０−２、…では、３０度回転するごとに、図４に示した時刻Ｔ１の状態と時刻Ｔ２の状態を繰り返される。このため、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂが３０度回転するごとに、各熱輸器５０−１、５０−２、…の磁性体が発熱と吸熱を繰り返し、熱伝導部が熱の輸送と遮断を繰り返す。磁性体の単位時間当たりの発熱量は、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂ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両回転部２０００Ａ、２０００Ｂの回転速度を速くする。大きな発熱量が必要なければ両回転部２０００Ａ、２０００Ｂの回転速度を遅くする。   When both rotating parts 2000A, 2000B rotate, each heat transporter 50-1, 50-2,... Of fixed part 1000 rotates at 30 degrees, and the state at time T1 and the state at time T2 shown in FIG. Is repeated. For this reason, every time the rotating parts 2000A and 2000B rotate 30 degrees, the magnetic bodies of the heat transporters 50-1, 50-2,... Repeatedly generate heat and absorb heat, and the heat conducting part blocks heat transport and interruption. repeat. The amount of heat generated per unit time of the magnetic body varies depending on the rotational speeds of both rotating parts 2000A and 2000B. In order to increase the heat generation amount, the rotational speeds of both rotary parts 2000A and 2000B are increased. If a large calorific value is not required, the rotational speeds of both rotary parts 2000A and 2000B are slowed down.

各熱輸送器５０−１、５０−２、…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、要求される熱量が得られるようにするためには、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂの回転速度を最適化し、熱伝導部による熱の輸送と遮断のタイミングを制御しなければならない。両回転部２０００Ａ、２０００Ｂの回転速度の最適化と熱伝導部への電圧の印加、除去のタイミングを制御するものが、図１８以降に示す制御系である。   The heat generated when the magnetic body of each heat transporter 50-1, 50-2,... Generates heat and absorbs heat is transferred from the low temperature side heat exchanger 40A to the high temperature side heat exchanger 40B, and the required amount of heat is obtained. In order to achieve this, it is necessary to optimize the rotational speeds of both rotating parts 2000A and 2000B and to control the timing of heat transport and interruption by the heat conducting part. The control system shown in FIG. 18 and subsequent figures controls the rotation speeds of both rotary parts 2000A and 2000B and the timing for applying and removing the voltage to the heat conducting part.

図１８は、本発明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１９は、図１８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. 18 is a block diagram of a control system of the magnetic air conditioner according to the present invention. FIG. 19 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１８に示すように、本発明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４６０、サーボモータ３５０Ａ、サーボモータ３５０Ｂ、サーボモータ制御部３５０、熱伝導部３０Ａから３５Ｇ、電圧印加制御部３８、空調制御部４５０を有する。サーボモータ３５０Ａ、サーボモータ３５０Ｂは、自身の回転位置を検出する回転位置検出センサ３７０Ａ、３７０Ｂを備えている。   As shown in FIG. 18, the control system of the magnetic air conditioner according to the present invention includes a reference position detection sensor 250A, a reference position detection sensor 250B, an air conditioning information input unit 460, a servo motor 350A, a servo motor 350B, and a servo motor control unit 350. , Heat conduction units 30A to 35G, voltage application control unit 38, and air conditioning control unit 450. The servo motor 350A and the servo motor 350B include rotational position detection sensors 370A and 370B that detect their rotational positions.

基準位置検出センサ２５０Ａは上側の回転部２０００Ａ（図１７参照）に設定した基準位置を検出する。基準位置は上側の回転部２０００Ａの外周に設ける。例えば、光を反射する反射体を上側の回転部２０００Ａ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基準位置となる。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、基準位置が検出される。   The reference position detection sensor 250A detects the reference position set in the upper rotating unit 2000A (see FIG. 17). The reference position is provided on the outer periphery of the upper rotating unit 2000A. For example, when a reflector that reflects light is attached to the outer periphery of the upper rotating unit 2000A, the attachment position of the reflector is the reference position. In this case, a light receiving / emitting element is used as the reference position detection sensor 250A, and the reference position is detected when the reflector reflects light from the light receiving / emitting element.

基準位置検出センサ２５０Ｂは下側の回転部２０００Ｂに設定した基準位置を検出する。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 reference position set in the lower rotating unit 2000B. Others are the same as the reference position detection sensor 250A.

上側の回転部２０００Ａと下側の回転部２０００Ｂに設ける基準位置は、両回転部２０００Ａ、回転部２０００Ｂの永久磁石が固定部１０００を介して正しく向き合うように（図１７に示すように）、正確な位置に設定する。したがって、両回転部２０００Ａ、回転部２０００Ｂは、基準位置検出センサ２５０Ａと基準位置検出センサ２５０Ｂが、基準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 reference positions provided in the upper rotating unit 2000A and the lower rotating unit 2000B are accurate so that the permanent magnets of both the rotating units 2000A and 2000B face each other correctly via the fixed unit 1000 (as shown in FIG. 17). Set to a correct position. Accordingly, both the rotation units 2000A and 2000B rotate synchronously at the same speed so that the reference position detection sensor 250A and the reference position detection sensor 250B always detect the reference position simultaneously.

空調情報入力部４６０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４６０の具体的な説明は、後述の図１９に基づいて行う。   The air conditioning information input unit 460 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. A specific description of the air conditioning information input unit 460 will be given based on FIG.

サーボモータ３５０Ａ、サーボモータ３５０Ｂは、熱輸送器５０−１、５０−２、…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３５０Ａは、図１７に示したように永久磁石が配置してある上側の回転部２０００Ａを回転させる。また、サーボモータ３５０Ｂは、図１７に示したように永久磁石が配置してある下側の回転部２０００Ｂを回転させる。サーボモータ３５０Ａ、サーボモータ３５０Ｂ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３７０Ａ、３７０Ｂを設けてある。回転位置検出センサ３７０Ａ、３７０Ｂで検出した回転位置は、サーボモータ３５０Ａ、サーボモータ３５０Ｂの回転速度を同期させるために用いる。   The servo motor 350A and the servo motor 350B are motors that drive the magnetic application removing unit to selectively apply and remove magnetism to the magnetic bodies of the heat transporters 50-1, 50-2,. Specifically, the servo motor 350A rotates the upper rotating unit 2000A on which the permanent magnets are arranged as shown in FIG. In addition, the servo motor 350B rotates the lower rotating portion 2000B where the permanent magnets are arranged as shown in FIG. The servo motor 350A and the servo motor 350B are provided with rotational position detection sensors 370A and 370B for detecting the rotational position of each servo motor. The rotational positions detected by the rotational position detection sensors 370A and 370B are used to synchronize the rotational speeds of the servo motors 350A and 350B.

サーボモータ制御部３８０は、回転位置検出センサ３７０Ａ、３７０Ｂで検出した回転位置と、基準位置検出センサ２５０Ａ、２５０Ｂで検出した基準位置を用いて、サーボモータ３５０Ａ、３５０Ｂの回転を制御する。   The servo motor control unit 380 controls the rotation of the servo motors 350A and 350B using the rotation positions detected by the rotation position detection sensors 370A and 370B and the reference positions detected by the reference position detection sensors 250A and 250B.

熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、上述の通り、電圧が印加されると熱伝導率が大きくなり、電圧が除去されると熱伝導率が小さくなる。熱輸送器５０−１、５０−２、…の磁性体間の熱伝導を断続させるものである。   As described above, the thermal conductivity of the heat conducting units 30A to 30G increases when the voltage is applied, and decreases when the voltage is removed. The heat conduction between the magnetic bodies of the heat transporters 50-1, 50-2,... Is interrupted.

電圧印加制御部３８は、サーボモータ３５０Ａ、サーボモータ３５０Ｂ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３５０Ａ、サーボモータ３５０Ｂの回転位置は、回転位置検出センサ３７０Ａ、３７０Ｂで検出した回転位置と、基準位置検出センサ２５０Ａ、２５０Ｂで検出した基準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５０−１、５０−２、…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３８は、各永久磁石の位置が各熱輸送器５０−１、５０−２、…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３８は、磁気印加除去部１Ｕ、２Ｕ、…、１Ｄ、２Ｄ、…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４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱を効率的に輸送させる。   The voltage application control unit 38 selectively applies a voltage to each of the heat conducting units 30A-30G according to the rotational positions of the servo motor 350A and the servo motor 350B and removes them. The rotational positions of the servo motor 350A and the servo motor 350B can be determined based on the rotational positions detected by the rotational position detection sensors 370A and 370B and the reference 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 50-1, 50-2,. When the positions of the permanent magnets are optimal with respect to the positions of the magnetic bodies of the heat transporters 50-1, 50-2,... A voltage is selectively applied to and removed. In this way, the voltage application control unit 38 synchronizes with the timing at which the magnetic application removing units 1U, 2U,..., 1D, 2D,. By applying and removing the voltage, heat is efficiently transported from the low temperature side heat exchange section 40A to the high temperature side heat exchange section 40B.

電圧印加制御部３８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５０−１、５０−２、…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 voltage application control unit 38 applies and removes a voltage to each heat conducting unit 30A-30G using the voltage application and removal timings determined for each operation 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 the required heat amount of the heat transporters 50-1, 50-2,..., The temperature difference between the low temperature side heat exchange unit 40A and the high temperature side heat exchange unit 40B, or the drive pattern of the magnetic application removal unit. It is. The drive pattern is either to drive the magnetic application removal unit at a constant speed or to drive at a non-constant speed.

空調制御部４５０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４５０の具体的な説明については、後述の図２０の動作フローチャートに基づいて行う。   The air conditioning controller 450 generally controls the operation of the magnetic air conditioner according to the present embodiment. Specific description of the air conditioning control unit 450 will be made based on an operation flowchart of FIG. 20 described later.

図１９に示すように、空調情報入力部４６０は、温度設定部４６２、低温側熱交換部入口温度センサ４６４、低温側熱交換部出口温度センサ４６６、高温側熱交換部入口温度センサ４６８、高温側熱交換部出口温度センサ４７０を有する。   As shown in FIG. 19, the air conditioning information input unit 460 includes a temperature setting unit 462, a low temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 464, a low temperature side heat exchange unit outlet temperature sensor 466, a high temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 468, and a high temperature. A side heat exchanger outlet temperature sensor 470 is provided.

温度設定部４６２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４６４は、図１４または図１７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４６４は、低温側熱交換部４０Ａの冷媒入口部分に設ける。   The temperature setting unit 462 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 464 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 464 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４６６は、図１４に示した固定部１０００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４６６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４６８は、図１４または図１７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４６８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４７０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４７０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 466 detects the temperature of the refrigerant discharged from the low temperature side heat exchange section 40A of the fixed section 1000 shown in FIG. The low temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 466 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 468 detects the temperature of the refrigerant supplied to the high temperature side heat exchange section 40B shown in FIG. The high temperature side heat exchange section inlet temperature sensor 468 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 470 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 470 is provided at the refrigerant outlet portion of the high temperature side heat exchange section 40B.

温度設定部４６２、低温側熱交換部入口温度センサ４６４、低温側熱交換部出口温度センサ４６６、高温側熱交換部入口温度センサ４６８、高温側熱交換部出口温度センサ４７０を設けるのは、固定部１０００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３５０Ａ、３５０Ｂ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。   The temperature setting unit 462, the low temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 464, the low temperature side heat exchange unit outlet temperature sensor 466, the high temperature side heat exchange unit inlet temperature sensor 468, and the high temperature side heat exchange unit outlet temperature sensor 470 are fixed. This is because the amount of heat in the part 1000 needs to be transferred from the low temperature side heat exchange part 40A to the high temperature side heat exchange part 40B. If the amount of heat that needs to be moved is known, the rotational speed of the servo motors 350A and 350B and the ON / OFF timing of the voltage of the heat transfer section can be adjusted.

空調制御部４５０は、スイッチング制御部４５２とスイッチングパターン記憶部４５４を有する。スイッチング制御部４５２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に印加する電圧の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４５４は、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇに印加する電圧のＯＮ、ＯＦＦのスイッチングのパターンを記憶する。   The air conditioning control unit 450 includes a switching control unit 452 and a switching pattern storage unit 454. The switching control unit 452 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 applied to 30G. The switching pattern storage unit 454 stores ON / OFF switching patterns of voltages applied to the heat conducting units 30A-30G.

次に、本発明に係る磁気冷暖房装置の動作を、図２０の動作フローチャートに基づいて簡単に説明する。図２０は、本発明に係る磁気冷暖房装置の動作フローチャートである。   Next, operation | movement of the magnetic air conditioning apparatus which concerns on this invention is demonstrated easily based on the operation | movement flowchart of FIG. FIG. 20 is an operation flowchart of the magnetic air conditioner according to the present invention.

（磁気冷暖房装置の動作）
まず、操作者は、温度設定部４６２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４５０は、要求熱量と要求温度差を入力する（Ｓ１）。空調制御部４５０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 462. When the set temperature is input, the air conditioning control unit 450 inputs the required heat amount and the required temperature difference (S1). The air conditioning control unit 450 refers to the space capacity in the vehicle interior, the current temperature in the vehicle interior, and the set temperature in the vehicle interior to obtain 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４５０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に電圧を印加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から電圧を除去するタイミングである。   Next, the air-conditioning control unit 450 obtains the magnetic application frequency f by comparing the input required heat amount and the required temperature difference with a pre-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 units 30A-30G are turned on, in other words, a timing at which a voltage is applied to the heat conducting units 30A-30G. On the other hand, TSe of the switching pattern is a timing for turning off the heat conduction by the heat conducting portions 30A-30G, in other words, a timing for removing the voltage from the heat conducting portions 30A-30G.

空調制御部４５０は磁気冷暖房装置を運転する（Ｓ３）。つまり、空調制御部４５０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３８０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１４から図１７に示す構成の磁気冷暖房装置の場合、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂ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、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂに要求される回転数は６０ｒｐｍである。サーボモータ制御部３８０には、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂが６０ｒｐｍで回転するために必要なサーボモータ３５０Ａ、３５０Ｂの回転数を指示する。また、空調制御部４５０は、スイッチングパターン記憶部４５４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３８にスイッチングパターンを送る。   The air conditioning control unit 450 operates the magnetic air conditioner (S3). That is, the air-conditioning control unit 450 issues a rotation speed instruction to the servo motor control unit 380 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-conditioning apparatus having the configuration shown in FIGS. 14 to 17, when both rotating parts 2000 </ b> A and 2000 </ b> B make one rotation per second, the application and removal of magnetism is performed six times. Therefore, the number of rotations required for both rotating parts 2000A and 2000B is 60 rpm. The servo motor control unit 380 is instructed to determine the number of rotations of the servo motors 350A and 350B necessary for both the rotation units 2000A and 2000B to rotate at 60 rpm. Further, the air conditioning control unit 450 sends the switching pattern to the voltage application control unit 38 in order to reproduce the switching pattern acquired from the switching pattern storage unit 454.

空調制御部４５０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７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、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂが１回転すると各熱輸送器５０−１、５０−２、…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、両回転部２０００Ａ、２０００Ｂが２００回転したか否かが判断される。   The air conditioning control unit 450 determines whether or not the operation in step S3 has been performed in a specified cycle (S4). As shown in FIG. 7, 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 both rotating parts 2000A and 2000B make one rotation, application and removal of magnetism to each heat transporter 50-1, 50-2, ... are repeated six times. Therefore, for example, if the specified cycle is set to 1200 cycles, it is determined whether or not both rotating parts 2000A and 2000B have rotated 200 times.

空調制御部４５０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 in step S3 has not reached the specified cycle (S4: NO), the air conditioning controller 450 repeats the process in 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４５０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４６４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４６６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。   Next, the air conditioning control unit 450 calculates an output heat amount and an 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 464, and the low temperature side heat exchange section outlet refrigerant temperature Tco detected by the low temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 466. Is obtained by multiplying the temperature difference by the mass mc of the refrigerant and the specific heat Cp.

また、出力温度差は、高温側熱交換部出口温度センサ４６８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４６６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。   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 468 and the refrigerant temperature detected by the low temperature side heat exchange section outlet temperature sensor 466 is the low temperature side heat exchange section. This is the temperature difference from the outlet Tco.

次に、空調制御部４５０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 450 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４５０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 450 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 a specified range (S7).

空調制御部４５０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４５４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 450 determines the magnetic application frequency f obtained in step S2, The ON / OFF switching patterns of the heat conducting units 30A-30G are updated and stored in the switching pattern storage unit 454. 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４５０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 range, the air conditioning control unit 450 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.

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両回転部２０００Ａ、２０００Ｂ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４０Ａから高温側熱交換器４０Ｂ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 parts 2000A and 2000B in which the permanent magnets are arranged are rotated, and only the voltage is applied to the heat conducting part along the switching pattern. Heat can be transferred from the heat exchanger 40A toward the high temperature side heat exchanger 40B.

以上の本発明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 cooling / heating apparatus according to the present invention described above, the following effects can be obtained.

各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、電圧の印加、除去に応じて熱伝導率が大きく変化するので、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、各熱伝導部３０Ａ−３０Ｇを駆動するための損失を低減できる。   Each of the heat conducting units 30A-30G has a large change in thermal conductivity in accordance with voltage application and removal, and therefore slides with respect to the magnetic bodies 10A-10F, the low temperature side heat exchange unit 40A, and the high temperature side heat exchange unit 40B. The heat can be transported without it. 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. Moreover, the mechanical loss by friction can be eliminated and the loss for driving each heat conduction part 30A-30G can be reduced.

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に電圧印加制御部３８が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 continuously generate heat in each of the magnetic bodies 10A-10F, and the voltage application control unit 38 selectively selects each of the heat conducting units 30A-30G. By applying and removing the voltage, the heat generated by each magnetic body 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.

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.

熱伝導部３０Ａ−３０Ｇは、低温側熱交換部４０Ａと磁性体１０Ａとの間、複数の磁性体１０Ｂ−１０Ｆとの間、磁性体１０Ｆと高温側熱交換部４０Ｂとの間で接合又は接着により一体化されるので、熱的な接触抵抗の低減が図れ、熱輸送器５０−１、５０−２、…の製造が容易になる。
次に、本発明に係る他の磁気冷暖房装置における磁気冷暖房の原理を図面に基づいて詳細に説明する。 The heat conducting units 30A-30G are bonded or bonded between the low temperature side heat exchange unit 40A and the magnetic body 10A, between the plurality of magnetic bodies 10B-10F, and between the magnetic body 10F and the high temperature side heat exchange unit 40B. Therefore, the thermal contact resistance can be reduced, and the manufacture of the heat transporters 50-1, 50-2,.
Next, the principle of magnetic cooling and heating in another magnetic heating and cooling apparatus according to the present invention will be described in detail based on the drawings.

（磁気冷暖房の原理）
図２１は、本発明に係る他の磁気冷暖房装置における磁気冷暖房の原理図である。上述した磁気冷暖房装置と同様、磁性体１０Ａ−１０Ｄ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。また、熱伝導部３０Ａ−３０Ｅには、磁気が印加されると熱伝導率が相対的に大きくなり、磁気が除去されると熱伝導率が相対的に小さくなる同一材料を用いる。 (Principle of magnetic air conditioning)
FIG. 21 is a principle diagram of magnetic cooling / heating in another magnetic cooling / heating apparatus according to the present invention. Like the magnetic air conditioning apparatus mentioned above, a positive magnetic body is used for the magnetic bodies 10A-10D as a magnetic body made of the same material and having the same type of magnetocaloric effect. In addition, the heat conducting portions 30A-30E are made of the same material that has a relatively high thermal conductivity when magnetism is applied and a relatively low thermal conductivity when the magnetism is removed.

磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂ、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄは、磁性体１０Ａ−１０Ｄを挟むようにして、磁性体１０Ａ−１０Ｄ、熱伝導部３０Ａ−３０Ｅの間で往復移動する。   The magnetic application removal units 20A and 20B and the magnetic application removal units 20C and 20D reciprocate between the magnetic bodies 10A-10D and the heat conduction units 30A-30E with the magnetic bodies 10A-10D interposed therebetween.

まず、図２１Ａの状態から図２１Ｂの状態になる。すなわち、磁気印加除去部２０Ａ、２０Ｂが磁性体１０Ａから磁性体１０Ｂに、磁気印加除去部２０Ｃ、２０Ｄが磁性体１０Ｃから磁性体１０Ｄに、一斉に移動する。   First, the state shown in FIG. 21A is changed to the state shown in FIG. 21B. That is, the magnetic application removal units 20A and 20B move simultaneously from the magnetic body 10A to the magnetic body 10B, and the magnetic application removal units 20C and 20D move from the magnetic body 10C to the magnetic body 10D all at once.

次に、図２１Ｂの状態から図２１Ａの状態になる。すなわち、磁気印加除去部２０Ａ−２０Ｄが一斉に図示左方向に移動して、磁気印加除去部と磁性体、熱伝導部の位置関係が図２１Ａの状態に戻る。   Next, the state of FIG. 21B is changed to the state of FIG. 21A. That is, the magnetic application removal units 20A to 20D move all at once in the left direction in the figure, and the positional relationship between the magnetic application removal unit, the magnetic body, and the heat conduction unit returns to the state shown in FIG.

したがって、磁気印加除去部が往復移動すると、図２１Ａと図２１Ｂの状態が交互に繰り返される。本実施形態では、磁気印加除去部の移動にしたがって、熱伝導部３０Ａ−３０Ｅに電圧が印加され、除去される。熱が低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに移動する原理は図１−図７で説明したとおりである。   Therefore, when the magnetic application removing unit reciprocates, the states of FIGS. 21A and 21B are alternately repeated. In this embodiment, according to the movement of the magnetic application removing unit, a voltage is applied to the heat conducting units 30A-30E and removed. The principle by which heat moves from the low temperature side heat exchange section 40A to the high temperature side heat exchange section 40B is as described with reference to FIGS.

（磁気冷暖房装置の構成）
図２２は、本発明に係る他の磁気冷暖房装置の構成図である。本発明に係る他の磁気冷暖房装置は熱輸送器を直線的に設けている。 (Configuration of magnetic air conditioner)
FIG. 22 is a configuration diagram of another magnetic air conditioner according to the present invention. Another magnetic air conditioner according to the present invention is provided with a heat transporter in a straight line.

図２２に示すように、本実施形態に係る磁気冷暖房装置５００は、ベース板５２０の長手方向の両端に、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂを取り付ける。ベース板５２０の低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間には、図２１と同様に、磁性体１０Ａ−１０Ｄ及び熱伝導部３０Ａ−３０Ｅを交互に直線状に並べて配置する。磁性体を直線状に並べたときには、細長い空間に熱伝達機構を構成させることができ、狭い空間を有効利用できる。   As shown in FIG. 22, the magnetic cooling and heating apparatus 500 according to the present embodiment attaches the low temperature side heat exchange unit 40 </ b> A and the high temperature side heat exchange unit 40 </ b> B to both ends of the base plate 520 in the longitudinal direction. Between the low temperature side heat exchange part 40A and the high temperature side heat exchange part 40B of the base plate 520, similarly to FIG. 21, the magnetic bodies 10A-10D and the heat conduction parts 30A-30E are alternately arranged in a straight line. . When the magnetic bodies are arranged in a straight line, the heat transfer mechanism can be configured in an elongated space, and a narrow space can be used effectively.

磁性体１０Ａ−１０Ｄ及び熱伝導部３０Ａ−３０Ｅは、ベース板５２０上に直接接合しても良いが、磁気熱量効果を有効に利用できるようにするためには、ベース板５２０は熱抵抗の大きな材料で構成することが望ましい。熱抵抗が小さいと、磁性体１０Ａ−１０Ｄで発生した熱がベース板５２０を伝って放熱されてしまうからである。また、熱抵抗を大きくするために、磁性体１０Ａ−１０Ｄ及び熱伝導部３０Ａ−３０Ｅは、ベース板５２０上に直接接合するのではなく、ベース板５２０との間に熱絶縁性フィルムや熱絶縁層を設けても良い。   The magnetic bodies 10A-10D and the heat conducting parts 30A-30E may be directly joined on the base plate 520. However, in order to effectively use the magnetocaloric effect, the base plate 520 has a large thermal resistance. It is desirable to be made of a material. This is because if the thermal resistance is small, the heat generated in the magnetic bodies 10A to 10D is dissipated through the base plate 520. Further, in order to increase the thermal resistance, the magnetic bodies 10A-10D and the heat conducting portions 30A-30E are not directly joined on the base plate 520, but between the base plate 520 and a heat insulating film or a heat insulating film. A layer may be provided.

磁性体１０Ａ−１０Ｄは、上述の通り正の磁性体を用いるが、負の磁性材料で形成することもできる。正・負の磁性体の材料や形状については上述した。また、熱伝導部３０Ａ−３０Ｅは、電圧が印加されると熱伝導率が相対的に大きくなり、電圧が除去されると熱伝導率が小さくなる。熱伝導部３０Ａ−３０Ｅは、具体的には、図８−図１３に示した構成の熱伝導部を用いる。   As described above, the magnetic bodies 10A to 10D use a positive magnetic body, but may be formed of a negative magnetic material. The materials and shapes of the positive and negative magnetic materials have been described above. Further, the heat conducting portions 30A-30E have a relatively high thermal conductivity when a voltage is applied, and the thermal conductivity is reduced when the voltage is removed. Specifically, the heat conducting units 30A-30E use the heat conducting units having the configurations shown in FIGS.

磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂは、これらを図示左右方向に直線状に往復移動させるスライダー５４０に取り付ける。スライダー５４０は、ベース板５２０の長手方向に沿って往復移動する。スライダー５４０はスライドガイド５８０に取り付ける。スライドガイド５８０は固定部５７０Ａ及び５７０Ｂによって支持される。   The magnetic application units 530A and 530B are attached to a slider 540 that reciprocates them linearly in the horizontal direction in the figure. The slider 540 reciprocates along the longitudinal direction of the base plate 520. The slider 540 is attached to the slide guide 580. The slide guide 580 is supported by the fixing portions 570A and 570B.

固定部５７０Ａ及び５７０Ｂはベース板５２０の下部両端に位置しスライドガイド５８０を支持する。スライダー５４０は、ボールねじやリニアスライダーなどの直線移動機構５８５に取り付けられ、スライドガイド５８０に沿って直線状に往復移動する。直線移動機構５８５は磁気回路駆動部５９０によって駆動される。磁気回路駆動部５９０はモータの回転を直線運動に変えるカム機構を有するものや、リニアモータ、圧電アクチュエータを用いることができる。   The fixing portions 570A and 570B are located at both lower ends of the base plate 520 and support the slide guide 580. The slider 540 is attached to a linear movement mechanism 585 such as a ball screw or a linear slider, and reciprocates linearly along the slide guide 580. The linear moving mechanism 585 is driven by a magnetic circuit driving unit 590. The magnetic circuit drive unit 590 can use a cam mechanism that changes the rotation of the motor into a linear motion, a linear motor, or a piezoelectric actuator.

空調制御部６００は、磁気回路駆動部５９０に磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂを往復移動させるための命令を出力し、同時に、磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂの移動とともに各熱伝導部３０Ａ−３０Ｅに個別に電圧を印加、除去する。   The air-conditioning control unit 600 outputs a command for reciprocating the magnetic application units 530A and 530B to the magnetic circuit driving unit 590, and at the same time, moves the magnetic application units 530A and 530B individually to each heat conduction unit 30A-30E. Apply or remove voltage.

（磁気冷暖房装置の動作）
図２３は、本発明に係る他の磁気冷暖房装置の動作フローチャートである。磁気冷暖房装置５００の動作は空調制御部６００が総括的に制御する。 (Operation of magnetic air conditioner)
FIG. 23 is an operation flowchart of another magnetic air conditioner according to the present invention. The operation of the magnetic air conditioner 500 is comprehensively controlled by the air conditioning control unit 600.

空調制御部６００は、磁気冷凍の開始信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１１）。空調制御部６００は、磁気冷凍の開始信号が入力されなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、入力されるのを待ち、入力されれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）次のステップに進む。   The air conditioning controller 600 determines whether a magnetic refrigeration start signal has been input (S11). If the magnetic refrigeration start signal is not input (S11: NO), the air conditioning control unit 600 waits for the input, and if input (S11: YES), proceeds to the next step.

空調制御部６００は、磁気冷凍の開始信号が入力されると、磁気回路駆動部５９０を動作させ、磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂを往復移動させる。例えば、図２１Ａ、Ｂに示すように、磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂを磁性体１０Ａ、１０Ｃの位置から、磁性体１０Ｂ、１０Ｄの位置に移動させる。このとき、磁性体１０Ａ、１０Ｃは吸熱し、磁性体１０Ｂ、１０Ｄは発熱する。また、空調制御部６００は、磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂの移動に同期させて、熱伝導部３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｅに電圧を印加する。電圧が印加されると、熱伝導部３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｅの熱伝導率が大きくなる。次に、磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂを磁性体１０Ｂ、１０Ｄの位置から、磁性体１０Ａ、１０Ｃの位置に移動させる。このとき、磁性体１０Ｂ、１０Ｄは吸熱し、磁性体１０Ａ、１０Ｃは発熱する。空調制御部６００は、磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂの移動に同期させて、熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄに電圧を印加する。電圧が印加されると、熱伝導部３０Ｂ、３０Ｄの熱伝導率が大きくなる。この動作を繰り返すことで、低温側熱交換部４０Ａから高温側熱交換部４０Ｂに熱が移動する（Ｓ１２）。   When a magnetic refrigeration start signal is input, the air conditioning control unit 600 operates the magnetic circuit driving unit 590 to reciprocate the magnetic application units 530A and 530B. For example, as shown in FIGS. 21A and 21B, the magnetic application units 530A and 530B are moved from the positions of the magnetic bodies 10A and 10C to the positions of the magnetic bodies 10B and 10D. At this time, the magnetic bodies 10A and 10C absorb heat, and the magnetic bodies 10B and 10D generate heat. In addition, the air conditioning control unit 600 applies a voltage to the heat conduction units 30A, 30C, and 30E in synchronization with the movement of the magnetic application units 530A and 530B. When a voltage is applied, the thermal conductivity of the heat conducting units 30A, 30C, and 30E increases. Next, the magnetic application units 530A and 530B are moved from the positions of the magnetic bodies 10B and 10D to the positions of the magnetic bodies 10A and 10C. At this time, the magnetic bodies 10B and 10D absorb heat, and the magnetic bodies 10A and 10C generate heat. The air conditioning control unit 600 applies a voltage to the heat conduction units 30B and 30D in synchronization with the movement of the magnetic application units 530A and 530B. When a voltage is applied, the thermal conductivity of the heat conducting units 30B and 30D increases. By repeating this operation, heat is transferred from the low temperature side heat exchange unit 40A to the high temperature side heat exchange unit 40B (S12).

そして、空調制御部６００は、磁気冷凍の終了信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１３）。空調制御部６００は、磁気冷凍の終了信号が入力されなければ（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップ１２の処理に戻る。つまり、空調制御部６００は、磁気回路駆動部５９０を動作させ、磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂを往復移動させ、熱伝導部に印加する電圧のＯＮ、ＯＦＦを制御する。空調制御部６００は、磁気冷凍の終了信号が入力されない限り、上記のステップＳ１２の動作を繰り返す。磁気冷凍の終了信号が入力されれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）処理を終了して、磁気冷暖房装置５００の動作を終了する。   And the air-conditioning control part 600 judges whether the completion | finish signal of magnetic refrigeration was input (S13). If the magnetic refrigeration end signal is not input (S13: NO), the air-conditioning control unit 600 returns to the process of step 12. That is, the air conditioning control unit 600 operates the magnetic circuit driving unit 590 to reciprocate the magnetic application units 530A and 530B, and controls ON and OFF of the voltage applied to the heat conducting unit. The air conditioning control unit 600 repeats the operation in step S12 as long as the magnetic refrigeration end signal is not input. If the magnetic refrigeration end signal is input (S13: YES), the process is ended, and the operation of the magnetic air conditioner 500 is ended.

以上のように磁気印加部５３０Ａ、５３０Ｂを往復移動させることによって、図７に示すグラフのように、低温側熱交換部４０Ａの温度を下げ、高温側熱交換部４０Ｂの温度を上げることができ、低温側熱交換部４０Ａと高温側熱交換部４０Ｂとの間に温度差を生じさせることができる。   By reciprocating the magnetic application units 530A and 530B as described above, the temperature of the low temperature side heat exchange unit 40A can be lowered and the temperature of the high temperature side heat exchange unit 40B can be raised as shown in the graph of FIG. A temperature difference can be generated between the low temperature side heat exchange part 40A and the high temperature side heat exchange part 40B.

１０Ａ−１０Ｆ、１１Ａ−１１Ｆ 磁性体、
２１Ａ−２１Ｅ、２２Ｂ−２２Ｆ 永久磁石（磁性体用）、
３０Ａ−３０Ｇ、３１Ａ−３１Ｇ 熱伝導部、
４０Ａ 低温側熱交換部、
４０Ｂ 高温側熱交換部、
５０−１、５０−２ 熱輸送器、
２５０Ａ、２５０Ｂ 基準位置検出センサ、
３５０Ａ、３５０Ｂ サーボモータ（モータ）、
４５０、６００ 空調制御部、
１０００ 固定部、
２０００Ａ、２０００Ｂ 回転部。 10A-10F, 11A-11F magnetic material,
21A-21E, 22B-22F Permanent magnet (for magnetic material),
30A-30G, 31A-31G heat conduction part,
40A low temperature side heat exchange section,
40B high temperature side heat exchange section,
50-1, 50-2 heat transporter,
250A, 250B reference position detection sensor,
350A, 350B Servo motor (motor),
450, 600 Air conditioning control unit,
1000 fixed part,
2000A, 2000B Rotating part.

Claims (13)

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、
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、
前記熱伝導部は、前記電圧印加制御部が電圧を印加すると金属に相転移して前記磁性体との熱伝導を可能にし、前記電圧印加制御部が電圧を除去すると絶縁体に相転移して前記磁性体との熱伝導を遮断す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 a magnetocaloric effect and a heat conducting section 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 magnetism to each magnetic body of the heat transporter and removes the magnetic material;
A motor for driving the magnetic application removal unit;
A voltage application control unit that selectively applies and removes a voltage to the heat conducting unit according to the rotational position of the motor,
When the voltage application control unit applies a voltage , the heat conduction unit makes a phase transition to a metal to enable heat conduction with the magnetic material, and when the voltage application control unit removes a voltage, it makes a phase transition to an insulator. A magnetic air conditioner that cuts off heat conduction with the magnetic body . 前記熱伝導部は、
前記磁性体に取り付ける電極と、
前記電極の間に取り付ける金属／絶縁相転移体と、
を有し、
前記電圧印加制御部が前記電極に電圧を印加すると前記金属／絶縁相転移体の熱伝導率が大きくなり、前記電圧印加制御部が前記電極に印加する電圧を遮断すると前記金属／絶縁相転移体の熱伝導率が小さくな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 heat conducting part is
An electrode attached to the magnetic body;
A metal / insulating phase transition body attached between the electrodes;
Have
When the voltage application control unit applies a voltage to the electrode, the thermal conductivity of the metal / insulation phase transition body increases, and when the voltage application control unit cuts off the voltage applied to the electrode, the metal / insulation phase transition body. The magnetic air-conditioning apparatus according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the magnetic air-conditioning apparatus is reduced. 前記熱伝導部には、前記金属／絶縁相転移体に熱伝導率をより大きくするための補助電極がさらに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の磁気冷暖房装置。 The magnetic cooling / heating device according to claim 2 , wherein an auxiliary electrode for further increasing thermal conductivity is further attached to the metal / insulating phase transition body in the heat conducting unit . 前記熱伝導部は、
前記磁性体の間に取り付ける金属／絶縁相転移体と、
前記金属／絶縁相転移体に取り付ける電極と、
を有し、
前記電圧印加制御部が前記電極に電圧を印加すると前記金属／絶縁相転移体の熱伝導率が大きくなり、前記電圧印加制御部が前記電極に印加する電圧を遮断すると前記金属／絶縁相転移体の熱伝導率が小さくな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 heat conducting part is
A metal / insulating phase transition body attached between the magnetic bodies;
An electrode attached to the metal / insulating phase transition body;
Have
When the voltage application control unit applies a voltage to the electrode, the thermal conductivity of the metal / insulation phase transition body increases, and when the voltage application control unit cuts off the voltage applied to the electrode, the metal / insulation phase transition body. The magnetic air-conditioning apparatus according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the magnetic air-conditioning apparatus is reduced. 前記熱伝導部は、
前記磁性体の間に取り付ける金属／絶縁相転移体であり、
前記電圧印加制御部が前記磁性体に電圧を印加すると、前記金属／絶縁相転移体の熱伝導率が大きくなり、前記電圧印加制御部が前記磁性体に印加する電圧を遮断すると前記金属／絶縁相転移体の熱伝導率が小さくな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 heat conducting part is
A metal / insulating phase transition body attached between the magnetic bodies,
When the voltage application controller applies a voltage to the magnetic body, the thermal conductivity of the metal / insulation phase transition body increases, and when the voltage application controller interrupts the voltage applied to the magnetic body, the metal / insulation The magnetic air conditioner according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the phase change body is reduced. 前記熱伝導部には、前記金属／絶縁相転移体に、熱電子の移動を妨げる絶縁体が取り付けられていることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。 The magnetic cooling / heating device according to any one of claims 2 to 5 , wherein an insulator that prevents movement of thermoelectrons is attached to the metal / insulating phase transition body in the heat conducting section . 前記熱伝導部には、前記電極と前記前記金属／絶縁相転移体との間に、熱電子の移動を促す分極体が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気冷暖房装置。 The said heat-conducting portion, the magnetic air conditioner according to claim 4, between the electrode and the metal / insulator phase transition material, characterized in that the polarization member urging transfer of thermal electrons is located . 前記分極体は、誘電体及びイオン性液体のうちの少なくとも１種類以上から形成することを特徴とする請求項７に記載の磁気冷暖房装置。 The magnetic air conditioner according to claim 7, wherein the polarization body is formed of at least one of a dielectric and an ionic liquid. 前記金属／絶縁相転移体は、無機酸化物モット絶縁体または有機モット絶縁体であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。 The magnetic cooling / heating device according to any one of claims 1 to 8, wherein the metal / insulating phase transition body is an inorganic oxide mott insulator or an organic mott insulator. 前記無機酸化物モット絶縁体は、少なくとも遷移金属元素を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気冷暖房装置。 The magnetic air conditioner according to claim 9, wherein the inorganic oxide mott insulator includes at least a transition metal element. 前記磁気熱量効果を有する磁性体は、磁気を印加すると発熱し除去すると吸熱する正の磁性体、又は、磁気を印加すると吸熱し除去すると発熱する負の磁性体の、いずれか一方の磁性体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。   The magnetic body having the magnetocaloric effect is a positive magnetic body that generates heat when heat is applied and absorbs heat, or a negative magnetic body that generates heat when heat is applied and removed. The magnetic air-conditioning apparatus according to claim 1, wherein the magnetic air-conditioning apparatus is provided. さらに、
前記電圧印加制御部が前記熱伝導部に印加する電圧のＯＮ、ＯＦＦのスイッチングパターンを記憶するスイッチングパターン記憶部と、
前記スイッチングパターンまたは設定温度、前記低温側熱交換部の入口温度、前記低温側熱交換部の出口温度、前記高温側熱交換部の入口温度、前記高温側熱交換部の出口温度を用いて、前記熱伝導部に印加する電圧のＯＮ、ＯＦＦのスイッチングを制御するスイッチング制御部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の磁気冷暖房装置。 further,
A switching pattern storage unit that stores an ON / OFF switching pattern of a voltage applied to the heat conducting unit by the voltage application control unit;
Using the switching pattern or set temperature, the inlet temperature of the low temperature side heat exchange unit, the outlet temperature of the low temperature side heat exchange unit, the inlet temperature of the high temperature side heat exchange unit, the outlet temperature of the high temperature side heat exchange unit, A switching control unit that controls ON / OFF switching of a voltage applied to the heat conducting unit;
The magnetic air-conditioning / heating device according to claim 1, wherein 前記スイッチングパターンは、前記磁性体ごとに異なる熱発生特性及び前記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ために、学習により更新記憶されることを特徴とする請求項１２に記載の磁気冷暖房装置。 The switching pattern, in order to correct variations in different heat generation characteristics and different heat transfer characteristics for each of the heat conducting portion for each of the magnetic body, is updated and stored by learning according to claim 12, wherein Rukoto Magnetic air conditioning unit.
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