(57)【要約】      （修正有）【課題】可動部が少なく、環境にやさしく、エネルギー変換効率が高く、しかも省エネルギー化を図り得る鉄道車両用空調システムを提供する。【解決手段】鉄道車両に搭載される強力磁場発生装置５からの磁場が増大する時に発生する熱量を移送する第１の流路６と、この第１の流路６中に設けられる第１のポンプ７と第１の熱交換部８と、強力磁場発生装置５からの磁場が低減する時の冷熱を移送する第２の流路９と、この第２の流路９中に設けられる第２のポンプ１０と第２の熱交換部１１とを備え、強力磁場発生装置５からの磁場が増大する時に第１のポンプ７をＯＦＦからＯＮへ、第２のポンプ１０をＯＮからＯＦＦにし、第１の熱交換部８から発熱を放熱し、強力磁場発生装置５からの磁場が低減する時に第２のポンプ１０をＯＦＦからＯＮへ、第１のポンプ７をＯＮからＯＦＦにし、第２の熱交換部１１により冷却する。【選択図】図１
2006056274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）鉄道車両に固定状態で搭載される磁気作業物質と、
（ｂ）該磁気作業物質に磁場を作用させる強力磁場発生装置と、
（ｃ）該強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質の該発熱する熱量を移送する第１の流路と、該第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質の該冷却する熱量を移送する第２の流路と、該第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、
（ｄ）前記強力磁場発生装置の磁場の大きさの制御および前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、
（ｅ）前記強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第１の熱交換部から発熱を放熱し、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第２の熱交換部により冷却することを特徴とする鉄道車両用空調システム。
【請求項２】
請求項１記載の鉄道車両用空調システムにおいて、前記第１の熱交換部は車両の外部に配置して走行風により冷却可能にすることを特徴とする鉄道車両用空調システム。
【請求項３】
請求項２記載の鉄道車両用空調システムにおいて、前記走行風による第１の熱交換部の冷却が期待できない場合に、駆動されるファンにより前記第１の熱交換部の冷却を可能にすることを特徴とする鉄道車両用空調システム。
【請求項４】
（ａ）鉄道車両に固定状態で搭載される磁気作業物質と、
（ｂ）該磁気作業物質に磁場を作用させる強力磁場発生装置と、
（ｃ）該強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質の該発熱する熱量を移送する第１の流路と、該第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質の該冷却する熱量を移送する第２の流路と、該第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、
（ｄ）前記磁場作業物質に対する磁場の大きさの制御および前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、
（ｅ）前記強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第２の熱交換部で加熱し、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第１の熱交換部により冷却することを特徴とする鉄道車両用空調システム。
【請求項５】
請求項１又は４記載の鉄道車両用空調システムにおいて、前記強力磁場発生装置は超電導コイル又は常電導コイルであることを特徴とする鉄道車両用空調システム。
【請求項６】
（ａ）磁気浮上式鉄道車両に固定状態で搭載される超電導コイルと、
（ｂ）該超電導コイルから生成される磁場に対応して移動可能な状態で配置される磁気作業物質と、
（ｃ）前記磁気作業物質に対する磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質の該発熱する熱量を移送する第１の流路と、該第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記磁気作業物質に対する磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質の該冷却する熱量を移送する第２の流路と、該第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、
（ｄ）前記磁気作業物質に対する磁場の大きさの制御を行うために前記磁気作業物質を駆動する手段と、
（ｅ）前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、
（ｆ）前記超電導コイルからの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第１の熱交換部から発熱を放熱し、前記超電導コイルからの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第２の熱交換部を冷却することを特徴とする鉄道車両用空調システム。
【請求項７】
（ａ）磁気浮上式鉄道車両に固定状態に搭載される超電導コイルと、
（ｂ）該超電導コイルから生成される磁場に対応して移動可能な状態で配置される磁気作業物質と、
（ｃ）前記磁気作業物質に対する磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質の該発熱する熱量を移送する第１の流路と、該第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記磁気作業物質に対する磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質の該冷却する熱量を移送する第２の流路と、該第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、
（ｄ）前記磁気作業物質に対する磁場の大きさの制御を行うために前記磁気作業物質を駆動する手段と、
（ｅ）前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、
（ｆ）前記超電導コイルからの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第１の熱交換部を冷却し、前記超電導コイルからの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第２の熱交換部を加熱することを特徴とする鉄道車両用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用空調システムに係り、特に、磁気冷凍システムを用いた鉄道車両用空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気冷凍とは図７に示すようにある種の磁性体（以下、磁気作業物質という）に磁界を加えていくと磁気作業物質が発熱し、磁界を取り去るとその温度が下がる現象（磁気熱量効果）を利用するものである〔下記非特許文献１参照〕。
【０００３】
かかる磁気冷凍と気体冷凍を比べると図８に示すようであり、磁気冷凍には以下の特徴がある。
（１）磁気冷凍は気体冷凍と比べると環境にやさしい。
【０００４】
磁性体の磁束変化に伴う温度変化を利用するため、気体冷凍に用いられるフロンや代替フロンを使わないですみ、環境にやさしい。
（２）エネルギー変換効率が高い。
【０００５】
気体冷凍では、圧縮膨張過程で損失が発生するが、磁気冷凍では、磁性体の磁束変化に伴い一様かつ瞬時に温度変化が得られるため損失が少なく、理想的な冷凍サイクルに非常に近い。
（３）省エネが可能である。
【０００６】
エネルギー消費の多いコンプレッサが不要であり、動力は、熱交換媒体の移動（ポンプ等）と磁場変化にのみ必要である。
【０００７】
磁気冷凍の種類としては大きく２つに分けられ、一つはコイルにより磁場を変化させる静止型であり、もう一つは定常磁場もしくは磁気作業物質を移動させることにより、磁場を変化させる駆動型である。
【０００８】
図９は従来の磁気冷凍システムの模式図である〔下記非特許文献２参照〕。
【０００９】
この図において、１０１は回転する永久磁石、１０６〜１０９は回転する永久磁石１０１の周りに配置される４組の磁気作業物質１０２〜１０５を充填した容器、１１０〜１１３は４組並列に接続された熱交換する流路、１１４は三方弁、１１５は循環ポンプ、１１６は第１の熱交換部、１１７は第２の熱交換部である。
【００１０】
この冷凍システムでは、回転する永久磁石１０１の周りに４組の磁気作業物質１０２〜１０５を充填した容器１０６〜１０９を配置し、永久磁石１０１を回転させることで磁気作業物質１０２〜１０５に磁界変化を繰り返し与えている。一度の磁界変化による温度変化が小さい分、熱交換する流路１１０〜１１３を４組並列に接続し、それぞれの容器１０６〜１０９には磁気熱量効果が生じる最適温度の異なる３種類のガドリニウム系合金を直列に充填することで、永久磁石１０１による磁場変化でも室温から０度以下まで温度を下げることを実現している。
【００１１】
このような冷凍システムは、永久磁石１０１を回転させて磁界の変化を磁気作業物質１０２〜１０５に与えることができるため、駆動動力を大幅に低減することができる。また、磁気回路の最適化により、性能を１．５倍に向上することができた。さらに、回転対称な装置構成とすることにより、装置本体の大きさが往復駆動タイプに比べ約７０％にコンパクト化することができた。
【非特許文献１】ＩＥＥＪ  Ｊｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．１２４，Ｎｏ．７，２００４，Ｐ４１８−４２１
【非特許文献２】「磁気冷凍システムの開発」  建築設備と配管工事  ２００３．９月号，第４２頁〜第４６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、永久磁石を用いることで、利用できる磁界はせいぜい０．６Ｔ〜０．８Ｔ（テスラ）程度となり、最大でも２Ｔであるため、磁界の大きさが小さい。磁気熱量効果はこの磁界の大きさに依存するため、磁界の変化幅が小さくなると温度変化幅も小さくなる。このため、より効率的に熱交換する必要があった（上記非特許文献１参照）。
【００１３】
さらに、従来の磁気冷凍システムは、回転する永久磁石からなる可動部を有しているため、騒音やエネルギー損失が生じてしまう。
【００１４】
本発明は、上記状況に鑑みて、鉄道車両の空調システムに磁気冷凍システムを採用して、可動部が少なく、環境にやさしく、エネルギー変換効率が高く、しかも省エネルギー化を図り得る鉄道車両用空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕鉄道車両用空調システムにおいて、鉄道車両に固定状態で搭載される磁気作業物質と、この磁気作業物質に磁場を作用させる強力磁場発生装置と、この強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質の該発熱する熱量を移送する第１の流路と、この第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質のこの冷却する熱量を移送する第２の流路と、この第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、前記強力磁場発生装置の磁場の大きさの制御および前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、前記強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第１の熱交換部から発熱を放熱し、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第２の熱交換部により冷却することを特徴とする。
【００１６】
〔２〕上記〔１〕記載の鉄道車両用空調システムにおいて、前記第１の熱交換部は車両の外部に配置して走行風により冷却可能にすることを特徴とする。
【００１７】
〔３〕上記〔２〕記載の鉄道車両用空調システムにおいて、前記走行風による第１の熱交換部の冷却が期待できない場合に、駆動されるファンにより前記第１の熱交換部の冷却を可能にすることを特徴とする。
【００１８】
〔４〕鉄道車両用空調システムにおいて、鉄道車両に固定状態で搭載される磁気作業物質と、この磁気作業物質に磁場を作用させる強力磁場発生装置と、この強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に発熱する前記磁気作業物質のこの発熱する熱量を移送する第１の流路と、この第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質の該冷却する熱量を移送する第２の流路と、この第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、前記磁場作業物質に対する磁場の大きさの制御および前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、前記強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第２の熱交換部で加熱し、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第１の熱交換部により冷却することを特徴とする。
【００１９】
〔５〕上記〔１〕又は〔４〕記載の鉄道車両用空調システムにおいて、前記強力磁場発生装置は超電導コイル又は常電導コイルであることを特徴とする。
【００２０】
〔６〕鉄道車両用空調システムにおいて、磁気浮上式鉄道車両に固定状態で搭載される超電導コイルと、この超電導コイルから生成される磁場に対応して移動可能な状態で配置される磁気作業物質と、前記磁気作業物質に対する磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質のこの発熱する熱量を移送する第１の流路と、この第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記磁気作業物質に対する磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質のこの冷却する熱量を移送する第２の流路と、この第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、前記磁気作業物質に対する磁場の大きさの制御を行うために前記磁気作業物質を駆動する手段と、前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、前記超電導コイルからの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第１の熱交換部から発熱を放熱し、前記超電導コイルからの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第２の熱交換部を冷却することを特徴とする。
【００２１】
〔７〕鉄道車両用空調システムにおいて、磁気浮上式鉄道車両に固定状態に搭載される超電導コイルと、この超電導コイルから生成される磁場に対応して移動可能な状態で配置される磁気作業物質と、前記磁気作業物質に対する磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質のこの発熱する熱量を移送する第１の流路と、この第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記磁気作業物質に対する磁場が低減する時に冷却する磁気作業物質の該冷却する熱量を移送する第２の流路と、この第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、前記磁気作業物質に対する磁場の大きさの制御を行うために前記磁気作業物質を駆動する手段と、前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、前記超電導コイルからの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第１の熱交換部を冷却し、前記超電導コイルからの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦへ、前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮにし、前記第２の熱交換部を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、鉄道車両の空調システムに磁気冷凍システムを採用して、可動部が少なく、環境にやさしく、エネルギー変換効率が高い空調システムを実現し、しかも省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
鉄道車両用空調システムにおいて、鉄道車両に固定状態で搭載される磁気作業物質と、この磁気作業物質に磁場を作用させる強力磁場発生装置と、この強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に発熱する磁気作業物質のこの発熱する熱量を移送する第１の流路と、この第１の流路中に設けられる第１のポンプ及び第１の熱交換部と、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に前記磁気作業物質を冷却し、この冷却した熱量を移送する第２の流路を設け、この第２の流路中に設けられる第２のポンプ及び第２の熱交換部と、前記強力磁場発生装置の磁場の大きさの制御および前記第１のポンプ及び第２のポンプの駆動制御を行う制御装置とを備え、前記強力磁場発生装置からの磁場が増大する時に前記第１のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第２のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第１の熱交換部から発熱を放熱し、前記強力磁場発生装置からの磁場が低減する時に前記第２のポンプをＯＦＦからＯＮへ、前記第１のポンプをＯＮからＯＦＦにし、前記第２の熱交換部により冷却する。よって、可動部が少なく、環境にやさしく、エネルギー変換効率が高い鉄道車両用空調システムを実現し、しかも省エネルギー化を図ることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の第１実施例を示す鉄道車両用空調システムの模式図、図２は磁気作業物質の温度とエントロピーの特性図、図３はその磁場の変化とポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御のサイクルを示す図である。
【００２６】
図１において、１は車両、２は車輪、３はその車両１に搭載される磁気冷凍装置であり、この磁気冷凍装置３は固定状態に配置される磁気作業物質４、約４テスラ程度までの磁場の変化を与える強力磁場発生装置（超電導コイル又は常電導コイル）５と、第１の流路（ここでは発熱流路）６と、その第１の流路６中に設けられる第１のポンプ７と第１の熱交換器（ここでは発熱部）８と、第２の流路（ここでは冷却流路）９と、その第２の流路９に中に設けられる第２のポンプ１０と第２の熱交換器（ここでは、冷却部）１１が配置されており、第１の熱交換器８は車両１の走行風により冷却可能なように車両１の外部に配置され、第２の熱交換器１１は車両１の室内に配置されるようになっている。１２は第１の熱交換器８を冷却する予備のファン、１３は強力磁場発生装置（超電導コイル又は常電導コイル）５への供給電流を制御、つまり、磁場の制御を行い、更に第１のポンプ７と第２のポンプ１０のＯＮ／ＯＦＦ制御、および予備のファン１２の制御を行う制御装置である。
【００２７】
なお、ここで、室温磁気冷凍に利用できる磁気作業物質４としては、Ｌａ（Ｆａx Ｓｉ1-x ）m 、Ｌａ（Ｆａx Ｓｉ1-x ）m Ｈn 、Ｇｄ、Ｇｄl Ｓｉm Ｇｅn 、ＭｎＡｓ、ＭｎＡｓ1-x Ｓｂx 、Ｅｒ（Ｃｏ1-x Ｎｉx ）2 、ＭｎＦｅ（Ｐ1-x Ａｓx ）、Ｍｎ3 ＧａＣ、鉄ナノ粒子材料、鉄／金・複合ナノ粒子材料、（ただし、ｌ，ｍ，ｎ，ｘは任意の数字を示す）を挙げることができる。
【００２８】
そこで、この鉄道車両用空調システムの動作について説明する。
【００２９】
まず、磁気冷凍の原理は図２に示すように断熱的に磁場をＢ1 からＢ2 （Ｂ2 ＞Ｂ1 ）に変化させると、磁性体の温度が上昇する（Ｄ→Ａ）。Ａ→Ｂは磁性体が室外に熱を放散していることを示す。次に、断熱的状態で磁場を除去（磁場Ｂ2 からＢ1 へ減磁する）ことにより、エントロピーは上昇し、磁性体の温度は低下する（Ｂ→Ｃ）。Ｃ→Ｄでは被冷却体と熱交換することにより、磁性体が熱を吸収していることを示す。
【００３０】
そこで、図３に示すように、断熱状態で磁気作業物質４の磁場をＢ1 からＢ2 に増加させる（Ｄ→Ａ）と、磁気作業物質４の温度が上がるため、第１のポンプ７をＯＦＦからＯＮにし、第２のポンプ１０をＯＮからＯＦＦにして第１の熱交換器（発熱部）８により車両外部に放熱する。次に、断熱状態で磁場をＢ2 からＢ1 に減少させる（Ｂ→Ｃ）と、磁気作業物質４の温度が下がるため、第１のポンプ７をＯＮからＯＦＦにし、第２のポンプ１０をＯＦＦからＯＮにし、第２の熱交換器（冷却部）１１により車両１の室内を冷却する。
【００３１】
この実施例では、第１の熱交換器（発熱部）８の冷却に、車両の走行による風を活用するようにしているため、車両の低速時や停止時などの風で冷却できない時だけ、予備のファン１２を作動させるようにしている。このように構成することにより、殆ど可動部のないシステムが構成できる。
【００３２】
このように構成された鉄道車両用空調システムの特性を、表１に示す。
【００３３】
【表１】
2006056274.tif 000003
従来の冷房装置の場合は、ＣＯＰ（エネルギー消費効率；ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が、平均２．６６であるのに対して、先行試作機の鉄道車両用空調システム（図９参照）の場合は、２００３年の試作機では６．４５であり、その効果が明らかである。なお、ＣＯＰとは、消費電力１ｋＷ当たりの冷房・暖房能力（ｋＷ）を表したものであり、この値が大きいほどエネルギー効率が良く、省エネ型の機種といえる。因みに、家庭用空調機のＣＯＰはほぼ４である。
【００３４】
そこで、ＪＲ鉄道車両（電車）の冷房装置をすべて本発明の鉄道車両用空調システムに置き換えた場合の二酸化炭素排出量削減効果を概算する。
〔計算の前提条件〕
（１）試算の対象は、ＪＲ保有の鉄道車両とし、１両あたり１機の冷房装置（出力４８．８ｋＷ）が搭載されているとする。
（２）冷房稼働月数を６箇月、１日あたりの冷房稼働時間は１８時間とする。
（３）二酸化炭素排出係数は、０．３５７ｋｇ−ＣＯ2 ／ｋＷｈ（一般電気事業者）とした〔地球温暖化対策推進法に準拠〕。
【００３５】
ＪＲの電車車両数を表２に示す（平成１２年度鉄道統計年報より）。
【００３６】
【表２】
2006056274.tif 000004
従来の冷房装置と先行試作機の鉄道車両用空調システムの二酸化炭素排出量と削減量を表３に示す。
【００３７】
【表３】
2006056274.tif 000005
地球温暖化対策推進大綱（Ｈ１４．３決定）において、２０１０年までの運輸部門における二酸化炭素の削減目標は、４，６００万ｔｏｎ−ＣＯ2 となっている。今回試算した削減量は２００３年試作ベースの数字で削減目標の０．５９％となる。また、そのうちの「鉄道のエネルギー消費効率の向上」における排出削減見込み量は４０万ｔｏｎ−ＣＯ2 であり、磁気冷凍機の導入のみでその目標の４４〜６７％を達成できる試算となる。
【００３８】
したがって、従来の消費電力の大きかった冷房装置を先行試作機の鉄道車両用空調システムとすることにより、環境保全及び省エネルギー化につながる。その先行試作機の鉄道車両用空調システムを、本発明の鉄道車両用空調システムとすることにより、さらに、可動部が少なく、環境にやさしく、エネルギー変換効率が高く、しかも省エネルギー化を図ることができる。
【００３９】
さらに、図４に示すように、第１のポンプ７と第２のポンプ１０とのＯＮ／ＯＦＦタイミングを、制御装置１３によって、図３の場合とは逆に制御することにより、車両の暖房運転を行うことができる。
【００４０】
すなわち、断熱状態で磁気作業物質４の磁場をＢ1 からＢ2 に増加させる（Ｄ→Ａ）と、磁気作業物質４の温度が上がるため、第１のポンプ７をＯＮからＯＦＦにし、第２のポンプ１０をＯＦＦからＯＮにして発生したその熱を第２の熱交換器（発熱部）１１より放熱する。この第２の熱交換器（発熱部）１１により車両１の室内を暖房する。次に、断熱状態で磁場をＢ2 からＢ1 に減少させる（Ｂ→Ｃ）と、磁気作業物質４の温度が下がるため、第１のポンプ７をＯＦＦからＯＮにし、第２のポンプ１０をＯＮからＯＦＦして第１の熱交換器（冷却部）８により車両１の外部に放熱する。
【００４１】
このように、第１のポンプ７および第２のポンプ１０の制御を、制御装置１３により図３とは逆にすることにより、鉄道車両の冬期の暖房運転に切り換えることができる。
【００４２】
図５は本発明の第２実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の空調システムの模式図である。
【００４３】
磁気浮上式鉄道の場合（例えば、山梨実験線）には、超電導磁石を用いて浮上走行を行うため、車両内でも場所によっては大きな磁場勾配が得られる箇所がある。そのような箇所で磁気作業物質を移動させれば、磁気冷凍システムを構成することが可能である。なお、車両内の磁気勾配が少ない箇所でも磁気作業物質を移動させる領域の一部に磁気遮蔽体を設けることにより、磁気勾配があるのと同じ効果を奏することができる。
【００４４】
この図において、２１は磁気浮上式鉄道車両、２２はその磁気浮上式鉄道車両２１の両側に搭載される超電導磁石容器であり、ここでは超電導コイル２３〜２６を搭載している。この超電導コイル２３〜２６は磁気浮上走行のために強力な磁場を発生させているので、この強力な磁場を利用して磁気浮上式鉄道車両２１の空調システムを構築するようにしている。すなわち、超電導磁石容器２２の内側にある台枠２７上を磁気作業物質２８が移動可能になるように配置する。つまり、超電導コイル２３〜２６により発生する強力な磁場に対して、磁気作業物質２８を移動させることにより、磁場を変化させて冷凍機能を持たせるように構成する。なお、２９は超電導コイル２３〜２６によって誘導される磁束を示している。
【００４５】
また、磁気作業物質２８による発熱又は冷温を移送する流路３１，３４、第１及び第２のポンプ３２，３５、第１及び第２の熱交換器３３，３６を配置し、第１及び第２のポンプ３２，３５は制御装置３７で制御するように構成している。
【００４６】
また、制御装置３７によって磁気作業物質２８の駆動と同期して第１及び第２のポンプ３２，３５の制御を行うようにすることができる。
【００４７】
これらの制御は、基本的には、図１〜図４に示した制御と同様である。
【００４８】
例えば、図６において、図６（ａ）に示すように、超電導コイル２３と２４との間に磁気作業物質２８を位置させると大きな磁場勾配が得られて強力な磁場を作用させることができる。次いで、図６（ｂ）に示すように、磁気作業物質２８が超電導コイル２３の中心位置にあるときは、図６（ａ）に比べると磁場勾配が小さくなる。そこで、複数の超電導コイル２３〜２６間で磁気作業物質２８を移動させることにより、磁場を変化させて冷凍機能を持たせることができる。
【００４９】
なお、磁気勾配が少ない箇所でも磁気作業物質を移動させる領域の一部に磁気遮蔽体を設けることにより、磁気勾配があるのと同じ効果になる。
【００５０】
また、ポンプの制御を逆にすることで、鉄道車両の暖房に切り換えることができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の鉄道車両用空調システムは、環境にやさしく、エネルギー変換効率が高く、しかも省エネルギー化を図り得る鉄道車両用空調システムに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施例を示す冷房モードの鉄道車両用空調システムの模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す磁気冷凍における温度とエントロピーの特性図である。
【図３】本発明の実施例を示す磁場の変化とポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御のサイクルを示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す暖房モードの鉄道車両用空調システムの磁場の変化とポンプのオン・オフ制御のサイクルを示す図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の空調システムの模式図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の空調システムの冷凍機能の説明図である。
【図７】従来の気体冷凍と本発明にかかる磁気冷凍のサイクルを示す模式図である。
【図８】従来の気体冷凍と本発明にかかる磁気冷凍とのサイクルを示す模式図である。
【図９】従来の磁気冷凍システムの模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    車両
２    車輪
３    磁気冷凍装置
４，２８    磁気作業物質
５    強力磁場発生装置（超電導コイル又は常電導コイル）
６，３１    第１の流路
７，３２    第１のポンプ
８，３３    第１の熱交換器（発熱部または冷却部）
９，３４    第２の流路
１０，３５    第２のポンプ
１１，３６    第２の熱交換器（冷却部または発熱部）
１２    予備のファン
１３，３７    制御装置
２１    磁気浮上式鉄道車両
２２    超電導磁石容器
２３〜２６    超電導コイル
２７    台枠
２９    磁束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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