(57)【要約】【課題】磁気冷暖房装置内で生成した熱を効率的に外部に取り出す。【解決手段】磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスクと、磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク、とを交互に複数積層し、熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を相対的に回転させることによって回転方向とは交差する方向に熱を輸送する磁気冷暖房装置１００において、１組の熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの外周に沿って形成した複数の外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉと、複数の外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉの内の任意の外周冷媒通路同士を直列に連結する直列連結通路２２０Ａ−２２０Ｈと、複数の外周冷媒通路内２００Ａ−２００Ｉの冷媒を熱生成ディスクまたは磁場印加ディスクの回転方向に流すため、回転する熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方の外周に取り付けた外周ファンと、を備える。【選択図】図１
2013213653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスクと、前記磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク、とを交互に複数積層し、前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を相対的に回転させることによって回転方向とは交差する方向に熱を輸送する磁気冷暖房装置において、
１組の前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの外周に沿って形成した複数の外周冷媒通路と、
前記複数の外周冷媒通路の内の任意の外周冷媒通路同士を直列に連結する直列連結通路と、
前記複数の外周冷媒通路内の冷媒を前記熱生成ディスクまたは前記磁場印加ディスクの回転方向に流すため、回転する前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方の外周に取り付けた外周ファンと、
を備えることを特徴とする磁気冷暖房装置。
【請求項２】
前記熱生成ディスクと前記磁場印加ディスクの内周に沿って形成した内周冷媒通路と、
前記内周冷媒通路内の冷媒を前記熱生成ディスクと前記磁場印加ディスクの積層方向に流すため、回転する前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方の内周に取り付けた内周ファンと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項３】
前記複数の外周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向と前記複数の内周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向は同一方向であることを特徴とする請求項２に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項４】
前記複数の外周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向と前記複数の内周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向は逆方向であることを特徴とする請求項２に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項５】
前記外周冷媒通路を流れる冷媒は空気であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。
【請求項６】
前記内周冷媒通路を流れる冷媒は空気であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。
【請求項７】
磁気熱量効果を有する磁気熱量材料と当該磁気熱量材料の熱を輸送する熱スイッチとが交互に配置された中空状の熱生成ディスクと、前記磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク、とを交互に複数積層し、前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を相対的に回転させることによって回転方向とは交差する方向に熱を輸送する磁気冷暖房装置において、
前記熱生成ディスクには、前記熱生成ディスクの内周側から外周側に向けて、段階的に作動温度が変化するように、作動温度の異なる磁気熱量材料を配置することを特徴とする磁気冷暖房装置。
【請求項８】
磁気熱量効果を有する磁気熱量材料と当該磁気熱量材料の熱を輸送する熱スイッチとが交互に配置された中空状の熱生成ディスクと、前記磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク、とを交互に複数積層し、前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を相対的に回転させることによって回転方向とは交差する方向に熱を輸送する磁気冷暖房装置において、
各熱生成ディスクの積層方向の最内周位置及び最外周位置に配置された磁気熱量材料の作動温度が、前記熱生成ディスクの積層位置が一方側から他方側に向かうにしたがって、段階的に変化するように、前記各熱生成ディスクには作動温度の異なる磁気熱量材料を配置することを特徴とする磁気冷暖房装置。
【請求項９】
磁気熱量効果を有する磁気熱量材料と当該磁気熱量材料の熱を輸送する熱スイッチとが交互に配置された中空状の熱生成ディスクと、前記磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク、とを交互に複数積層し、前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を相対的に回転させることによって回転方向とは交差する方向に熱を輸送する磁気冷暖房装置において、
各熱生成ディスクの積層方向の最内周位置及び最外周位置に配置された磁気熱量材料の作動温度が、前記熱生成ディスクの積層位置が一方側から他方側に向かうにしたがって、段階的に変化するように、かつ、各熱生成ディスクの内周側から外周側に向けて、段階的に作動温度が変化するように、前記各熱生成ディスクには作動温度の異なる磁気熱量材料を配置することを特徴とする磁気冷暖房装置。
【請求項１０】
前記各熱生成ディスクの径方向に並ぶ磁気熱量材料の作動温度の平均値は前記熱生成ディスクの積層位置が一方側から他方側に向かうにしたがって、段階的に変化することを特徴とする請求項９に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１１】
前記熱生成ディスクには、その内周側から外周側に向けて、段階的に作動温度が高くなるように、作動温度の異なる磁気熱量材料を配置することを特徴とする請求項７、９または１０に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１２】
前記各熱生成ディスクには、前記熱生成ディスクの積層位置が一方側から他方側に向かうにしたがって、各熱生成ディスクの積層方向の最内周位置及び最外周位置に配置された磁気熱量材料の作動温度が段階的に高くなるように、各熱生成ディスクには作動温度の異なる磁気熱量材料を配置することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１３】
前記各熱生成ディスクには、前記各熱生成ディスクの径方向に並ぶ磁気熱量材料の作動温度の平均値が前記熱生成ディスクの積層位置が一方側から他方側に向かうにしたがって高くなるように、各熱生成ディスクには作動温度の異なる磁気熱量材料を配置することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１４】
請求項７から１３のいずれかに記載の磁気冷暖房装置は、
１組の前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの外周に沿って形成し、前記熱生成ディスクの外周端に位置する磁気熱量材料と冷媒との間で熱を授受する複数の外周冷媒通路と、
前記複数の外周冷媒通路の内の任意の外周冷媒通路同士を直列に連結する直列連結通路と、
前記複数の外周冷媒通路内の冷媒を前記熱生成ディスクまたは前記磁場印加ディスクの回転方向に流すため、回転する前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方の外周に取り付けた外周ファンと、
前記熱生成ディスクと前記磁場印加ディスクの内周に沿って形成した内周冷媒通路と、
前記内周冷媒通路内の冷媒を前記熱生成ディスクと前記磁場印加ディスクの積層方向に流すため、回転する前記熱生成ディスク及び前記磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方の内周に取り付けた内周ファンと、
をさらに備えることを特徴する。
【請求項１５】
前記複数の外周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向と前記内周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向は同一方向であることを特徴とする請求項１４に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１６】
前記複数の外周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向と前記内周冷媒通路が生成する前記冷媒の旋回流が積層方向に向かう方向は逆方向であることを特徴とする請求項１４に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１７】
前記外周冷媒通路及び前記内周冷媒通路を流れる冷媒は空気であることを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１８】
熱生成ディスク上の磁気熱量材料の周囲温度を検出する磁気熱量材料周囲温度検出センサと、
低温側熱交換部と高温側熱交換部の温度を検出する低温側熱交換部高温側熱交換部温度検出センサと、
室内の空調温度を設定する温度設定部と、
前記磁気熱量材料周囲温度検出センサ、前記低温側熱交換部高温側熱交換部温度検出センサ及び前記温度設定部による前記室内の空調温度を用いて、前記磁気印加ディスク及び前記熱生成ディスクの少なくともいずれか一方の回転速度を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項２から６、１４から１７のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。
【請求項１９】
前記外周冷媒通路に流入する空気の温度を検出する外周流入空気温度センサと、
前記外周冷媒通路から流出する空気の温度を検出する外周流出空気温度センサと、
前記内周冷媒通路に流入する空気の温度を検出する内周流入空気温度センサと、
前記内周冷媒通路から流出する空気の温度を検出する内周流出空気温度センサと、
前記外周冷媒通路に対して空気を供給する外周冷媒通路用ポンプと、
前記内周冷媒通路に対して空気を供給する内周冷媒通路用ポンプと、
前記外周流入空気温度センサ、前記外周流出空気温度センサ、前記内周流入空気温度センサ、前記内周流出空気温度センサの検出温度を用いて、前記外周冷媒通路用ポンプ及び前記内周冷媒通路用ポンプの動作を制御するポンプ制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項２０】
前記ポンプ制御部は、より多くの冷房能力が要求されると前記外周冷媒通路用ポンプの空気流出量を増加させ、より多くの暖房能力が要求されると前記内周冷媒通路用ポンプの空気流出量を増加させることを特徴とする請求項１９に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項２１】
前記外周冷媒通路を流れる空気と外部の空気との熱交換をする低温側放熱器と、
前記内周冷媒通路を流れる空気と外部の空気との熱交換をする高温側放熱器と、
前記低温側放熱器に前記外部の空気を送風する低温側放熱器用ファンと、
前記高温側放熱器に前記外部の空気を送風する高温側放熱器用ファンと、
前記外周流入空気温度センサ、前記外周流出空気温度センサ、前記内周流入空気温度センサ、前記内周流出空気温度センサの検出温度を用いて、前記低温側放熱器用ファン及び前記高温側放熱器用ファンの動作を制御するファン制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１９または２０に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項２２】
前記ファン制御部は、より多くの冷房能力が要求されると前記低温側放熱器用ファンの送風量を増加させ、より多くの暖房能力が要求されると前記高温側放熱器用ファンの送風量を増加させることを特徴とする請求項２１に記載の磁気冷暖房装置。
【請求項２３】
前記磁気印加ディスク及び前記熱生成ディスクのいずれか一方は、アウターロータモータによって回転され、
前記空調制御部は、前記アウターロータモータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１８から２２のいずれかに記載の磁気冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気冷暖房装置に係り、特に磁気冷暖房装置内で生成した熱を効率的に外部に取り出すことができる磁気冷暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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ユニットを形成する。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。
【０００６】
永久磁石が配置されている磁気ユニット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。磁気ユニット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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１４７２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１に記載された磁気冷凍機は、固体物質の熱伝導を利用して一方向に熱を輸送する構成は開示されているものの、熱を効率的に発生させるための具体的な構成や、輸送した熱を外部に取り出すための具体的な構成は開示されていない。磁気冷凍機は、熱を効率的に発生させ、輸送した熱を効率的に外部に取り出すための構成が必要である。熱を効率的に発生させる工夫がされてなく、輸送した熱を効率的に外部に取り出すことができないと、磁気冷凍機内に熱が籠り、磁気冷凍機としての熱効率が著しく低下する。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、磁気冷暖房装置内で生成した熱を効率的に外部に取り出すことができる磁気冷暖房装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスクと、磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスクと、を交互に複数積層し、熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方を相対的に回転させることによって回転方向とは交差する方向に熱を輸送する磁気冷暖房装置である。
【００１１】
磁気冷暖房装置は、外周冷媒通路、直列連結通路及び外周ファンを備える。外周冷媒通路は、１組の熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの外周に沿って形成される。熱生成ディスクの外周側に向かってその内周側から熱が輸送されるので外周部は周囲温度とは異なる温度になっている。直列連結通路は、複数の外周冷媒通路の内の任意の外周冷媒通路同士を直列に連結する。外周ファンは、複数の外周冷媒通路内の冷媒を熱生成ディスクまたは磁場印加ディスクの回転方向に流すため、回転する熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方の外周に取り付けられる。熱生成ディスクの外周部に輸送された熱は外周ファンによって流される冷媒に伝達して外部に輸送される。
【発明の効果】
【００１２】
上記のような構成を有する本発明に係る磁気冷暖房装置によれば、回転する熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの少なくともいずれか一方の外周に取り付けた外周ファンによって、外周冷媒通路内で冷媒をその回転方向に流す。冷媒は直列連結通路を介して複数の外周冷媒通路を直列に流れ熱生成ディスクの外周部に輸送された熱を吸収する。このため、磁気冷暖房装置内で生成した熱を効率的に外部に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る磁気冷暖房装置の外観図である。
【図２】実施形態１に係る磁気冷暖房装置の外周冷媒通路及び内周冷媒通路を流れる空気の挙動の模式図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３の磁場印加ディスクの構成図である。
【図５】図３の熱生成ディスクの構成図である。
【図６】図３の磁場印加ディスクの外周部に設ける外周ファン及び外周冷媒通路の構成図である。
【図７】図３の熱生成ディスクの内周部に設ける旋回流生成ブレードの構成図である。
【図８】実施形態１に係る磁気冷暖房装置において図２のように空気を流した場合の空気の流入口から空気の流出口に向かう間の空気の温度変化及び熱を運ぶ能力の変化を示す図である。
【図９】図３の外周冷媒通路及び内周冷媒通路を流れる空気の図２とは異なる挙動の模式図である。
【図１０】実施形態１に係る磁気冷暖房装置において図９のように空気を流した場合の空気の流入口から空気の流出口に向かう間の空気の温度変化及び熱を運ぶ能力の変化を示す図である。
【図１１】図３の磁場印加ディスクの外周部に設ける外周ファン及び外周冷媒通路の構成図である。
【図１２】実施形態２に係る磁気冷暖房装置の断面図である。
【図１３】実施形態２に係る磁気冷暖房装置の外周冷媒通路及び内周冷媒通路を流れる空気の挙動の模式図である。
【図１４】実施形態２に係る磁気冷暖房装置の空気の流入口から空気の流出口に向かう間の空気の温度変化を示す図である。
【図１５】図１２の熱生成ディスクにおける磁気熱量材料の配置を示す図である。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ断面図である。
【図１７】実施形態２に係る熱生成ディスクにおける磁気熱量材料の作動温度範囲の説明に供する図である。
【図１８】積層された各熱生成ディスクにおける磁気熱量材料の作動温度範囲の組み合わせを示す図である。
【図１９】実施形態２に係る磁気冷暖房装置に使用する磁気熱量材料の作動温度の種類を示す図である。
【図２０】実施形態３に係る磁気冷暖房装置の空気の循環系統を示す図である。
【図２１】実施形態３に係る磁気冷暖房装置の制御系のブロック図である。
【図２２】図２１の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。
【図２３】図２１の磁気冷暖房装置の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る磁気冷暖房装置の実施形態を、〔実施形態１〕から〔実施形態３〕に分けて説明する。
【００１５】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る磁気冷暖房装置の外観図である。図に示すように、磁気冷暖房装置１００は円柱状の外形を有している。
【００１６】
磁気冷暖房装置１００の外周部には個々に独立して区画した外周冷媒通路２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、…、２００Ｈ、２００Ｉを積層するように形成してある。外周冷媒通路２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、…、２００Ｈ、２００Ｉは、図１には示していないが、１組の熱生成ディスクと磁場印加ディスクの外周に沿って形成される（後述する）。外周冷媒通路２００Ａには、冷媒として用いる空気の流入口２１０ＩＮを設け、外周冷媒通路２００Ｉには、空気の流出口２１０ＯＵＴを設ける。
【００１７】
外周冷媒通路２００Ａと２００Ｂは直列連結通路２２０Ａで連結する。直列連結通路２２０Ａは、外周冷媒通路２００Ａを流れる空気を外周冷媒通路２００Ｂに供給するための通路である。また、外周冷媒通路２００Ｂと２００Ｃは直列連結通路２２０Ｂで連結する。同様に、外周冷媒通路２００Ｃ−２００Ｉも積層方向上側に隣接する外周冷媒通路同士を直列連結通路２２０Ｃ−２２０Ｈで連結する。
【００１８】
すべての外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉは直列連結通路２２０Ａ−２２０Ｈで連結されている。流入口２１０ＩＮから流入した空気は、外周冷媒通路２００Ａ、直列連結通路２２０Ａ、外周冷媒通路２００Ｂ、…、外周冷媒通路２００Ｈ、直列連結通路２２０Ｈ、外周冷媒通路２００Ｉを通過して流出口２１０ＯＵＴから流出する。
【００１９】
つまり、流入口２１０ＩＮから流出口２１０ＯＵＴまでは、直列連結通路２２０Ａ−２２０Ｈによって直列に連結されたすべての外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉによって連通される。したがって、流入口２１０ＩＮから流入した空気は、すべての通路を通って流出口２１０ＯＵＴから流出する。
【００２０】
なお、上記の例では、すべての外周冷媒通路を直列連結通路で連結しているが、直列連結通路は、複数の外周冷媒通路の内の任意の外周冷媒通路を直列に連結するようにしても良い。この場合、直列に連結されない外周冷媒通路には、独自に空気の流入口と流出口を取り付ける。また、実施形態１では冷媒として空気を例示するが、熱伝達特性に優れていれば、空気以外の気体冷媒または液体冷媒を用いても良い。
【００２１】
磁気冷暖房装置１００の中央部にはアウターロータモータ３００が取り付けてある。アウターロータモータ３００の外周部には円筒状のロータ３１０を取り付ける。ロータ３１０の外周とその外周から一定距離離れた部分との間の領域には、ロータ３１０の外周に沿って磁気冷暖房装置１００を上下方向に貫通する内周冷媒通路３２０を形成してある。内周冷媒通路３２０の図示下側には、冷媒として用いる空気の流入口３３０ＩＮを設け、内周冷媒通路３２０の図示上側には、空気の流出口３３０ＯＵＴを設ける。
【００２２】
内周冷媒通路３２０は、径の異なる円筒を同心円状に並べたときに円筒間で形成される直線状に伸びる形状の通路である。その通路内では、流入口３３０ＩＮから流入した空気が螺旋状に回転しながら流出口３３０ＯＵＴから流出する。内周冷媒通路３２０には空気を螺旋状に回転させるための特別な工夫を施してある（後述する）。
【００２３】
したがって、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉ及び内周冷媒通路３２０を流れる空気の挙動イメージは、図２のように表すことができる。図２は、実施形態１に係る磁気冷暖房装置１００の外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉ及び内周冷媒通路３２０を流れる空気の挙動の模式図である。
【００２４】
外周冷媒通路２００Ａの流入口２１０ＩＮから流入した空気は外周冷媒通路２００Ｉの流出口２１０ＯＵＴまで、図２の実線で示すように、磁気冷暖房装置１００の外周を旋回しながら下から上に向けて流れる。また、内周冷媒通路３２０の流入口３３０ＩＮから流入した空気は内周冷媒通路３２０の流出口３３０ＯＵＴまで、図２の点線で示すように、ロータ３１０の外周に沿って旋回しながら下から上に向けて螺旋状に流れる。
【００２５】
図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図に示すように、磁気冷暖房装置１００は、その外周部に、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉが形成してある。また、磁気冷暖房装置１００の中央部にアウターロータモータ３００が取り付けてある。アウターロータモータ３００の外周部には円筒状のロータ３１０が取り付けてある。ロータ３１０はアウターロータモータ３００によって図示矢印方向に回転される。
【００２６】
ロータ３１０には、磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉを取り付けてある。磁場印加部は磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの表面と裏面の両面に形成してある。ロータ３００の外周面と磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの内周面とは堅固に嵌め合わせられている。したがって、アウターロータモータ３００によってロータ３１０が回転すると磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉも一斉に回転する。
【００２７】
ロータ３１０に嵌め合わせられる磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの外周には、それぞれの磁場印加ディスク４００Ａ、…、４００Ｈ、４００Ｉに対し独立して設けた外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉに臨むように外周ファン４０５Ａ、…、４０５Ｈ、４０５Ｉ（後述する）が設けてある。外周ファン４０５Ａ、…、４０５Ｈ、４０５Ｉは、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉに空気を流通させる。磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉが回転すると、外周冷媒通路２００Ａの流入口２１０ＩＮから流入した空気は外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉ内をその回転方向に流れ、外周冷媒通路２００Ｉの流出口２１０ＯＵＴに流出する。
【００２８】
また、磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの内周部には、その内周に沿って内周冷媒通路３２０が形成される。磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの内周部には、内周冷媒通路３２０に臨むように内周ファン（後述する）が設けてある。磁場印加ディスク４００Ａ、…、４００Ｈ、４００Ｉの内周部に設けた内周ファンは、磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉが回転することによって、内周冷媒通路３２０の流入口３３０ＩＮから流入した空気は、熱生成ディスク及び磁場印加ディスクの積層方向に内周冷媒通路３２０内を流れ、流出口３３０ＯＵＴに流出させる。
【００２９】
磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉのそれぞれに微小間隔空けて挟まれるように、磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈが固定して取り付けてある。したがって、磁場印加ディスクと熱生成ディスクとは、微小間隔空けて交互に積層されることになる。磁気熱量材料は磁場を印加すると自身の温度が上昇し、磁場を取り除くと自身の温度が下降する特性を有する（正の磁性体：なお、この逆の特性のものもある）。実施形態１では、磁気熱量材料として正の磁性体または負の磁性体のいずれか一方のみを用いる。しかしながら、正の磁性体と負の磁性体を混在させても良い。熱スイッチは配列されている磁気熱量材料と磁気熱量材料との間に設けてあり、磁気熱量材料間の熱の伝達と遮断を選択的に行う。
【００３０】
したがって、磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉが回転すると、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈのそれぞれに繰り返し磁場が印加され、磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの回転する方向と交差する方向に熱が移動する。実施形態１の場合は、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの外周側から内周側に熱が移動する。したがって、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの外周側は温度が低くなり、その内周側は温度が高くなる。なお、実施形態１とは反対に、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの内周側から外周側に熱が移動するようにしても良い。この場合、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの外周側は温度が高くなり、その内周側は温度が低くなる。
【００３１】
熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの内周部には、内周冷媒通路３２０に臨むように旋回流生成ブレード（後述する）が固定してある。熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈに設けた旋回流生成ブレードは、内周冷媒通路３２０の流入口３３０ＩＮから流入した空気を旋回させながら流出口３３０ＯＵＴに流出させることができるように、内周冷媒通路３２０の伸延方向に対して一定の角度を設ける。
【００３２】
図４は、図３の磁場印加ディスクの構成図である。図４では図３に示した磁場印加ディスク４００Ａの構成について説明する。他の磁場印加ディスク４００Ｂ−４００Ｉの構成も磁場印加ディスク４００Ａの構成と同一である。
【００３３】
図４Ｂに示すように、磁場印加ディスク４００Ａの外周には、その全周に亘って、外周冷媒通路２００Ａ（図１、図３参照）に臨む外周ファン４０５Ａを取り付けてある。外周ファン４０５Ａは、磁場印加ディスク４００Ａの回転する方向に対して交差する方向にブレードが形成してある。実施形態１の場合、磁場印加ディスク４００Ａの回転する方向に対してほぼ直交させてブレードを形成してある。したがって、図４Ｂに示すように、磁場印加ディスク４００Ａを面上から見るとほぼブレードの厚みだけが見える。磁場印加ディスク４００Ａが回転することによって、外周冷媒通路２００Ａに磁場印加ディスク４００Ａの回転方向と同一方向の空気流が生じる。他の磁場印加ディスク４００Ｂ−４００Ｉもそれぞれの外周冷媒通路２００Ｂ−２００Ｉに磁場印加ディスク４００Ｂ−４００Ｉの回転方向と同一方向の空気流を生じさせる。
【００３４】
磁場印加ディスク４００Ａの内周部には、その全周に亘って、内周冷媒通路３２０（図１、図３参照）に臨む内周ファン４０６Ａが取り付けてある。内周ファン４０６Ａは、図の裏面側から表面側に向かう方向に空気が流れるように、磁場印加ディスク４００Ａの回転する方向に対して一定の角度をつけて取り付けてある。磁場印加ディスク４００Ａが回転することによって、内周冷媒通路３２０に流入口３３０ＩＮから流出口３３０ＯＵＴに向かう方向の空気流が生じる。他の磁場印加ディスク４００Ｂ−４００Ｉも内周冷媒通路３２０に流入口３３０ＩＮから流出口３３０ＯＵＴに向かう方向の空気流を生じさせる。
【００３５】
図４Ａは、図４Ｂの磁場印加ディスク４００Ａの表面を示し、図４Ｃはその裏面を示す。図４Ａ、図４Ｃに示すように、磁場印加ディスク４００Ａの表面及び裏面は放射状に３０度ずつ１２分割された領域を有する。
【００３６】
磁場印加ディスク４００Ａの表面には、図４Ａに示すように、１２分割された各領域に、磁場印加部４２０Ａａ、４２０Ａｂ、…、４２０Ａｋ、４２０Ａｌを形成してある。磁場印加ディスク４００Ａの裏面には、図４Ｃに示すように、１２分割された各領域に、磁場印加部４２０Ｃａ、４２０Ｃｂ、…、４２０Ｃｋ、４２０Ｃｌを形成してある。
【００３７】
磁場印加ディスク４００Ａの表面の磁場印加部４２０Ａａ−４２０Ａｌと、その裏面の磁場印加部４２０Ｃａ−４２０Ｃｌとは、表面と裏面の同一位置に永久磁石を配置してある。たとえば、図４Ａに示すように、磁場印加部４２０Ａａと磁場印加部４２０Ｃａとにおいて、磁場印加ディスク４００Ａの径方向の永久磁石の並びは同一である。磁場印加部４２０Ａｂと４２０Ｃｂ、…、磁場印加部４２０Ａｌと４２０Ｃｌにおいても同じである。
【００３８】
また、磁場印加ディスク４００Ａの表面と裏面において、隣接する磁場印加部同士の永久磁石の配置は、１つの永久磁石の厚み分だけ、磁場印加ディスク４００Ａの径方向に相互にずらしてある。たとえば、磁場印加部４２０Ａａ、４２０Ａｂ、４２０Ａｃのそれぞれにおいて、磁場印加部４２０Ａｂに隣接する磁場印加部４２０Ａａ、４２０Ａｃでは、磁場印加部４２０Ａａ、４２０Ａｃの永久磁石の配置を、磁場印加部４２０Ａｂの永久磁石の配置に対して１つの永久磁石の厚み分だけ、磁場印加ディスク４００Ａの径方向にずらしてある。
【００３９】
図５は、図３の熱生成ディスクの構成図である。図５では図３に示した熱生成ディスク４１０Ａの構成について説明する。熱生成ディスク４１０Ａ以外の熱生成ディスクの構成も熱生成ディスク４１０Ａの構成と同一である。
【００４０】
図５Ａに示すように、熱生成ディスク４１０Ａはその外周部に外周冷媒通路２００Ａを備える。熱生成ディスク４１０Ａはその内周部に内周冷媒通路３２０を備える。熱生成ディスク４１０Ａの内周部はベアリング３１５を介してロータ３１０に取り付けられる。ロータ３１０は固定されている熱生成ディスク４１０Ａに対しベアリング３１５を介して自由に回転できる。
【００４１】
図５Ａ、図５Ｂに示すように、熱生成ディスク４１０Ａの外周冷媒通路２００Ａに臨む位置（外周部）には低温側熱交換部４５０Ａを備え、その内周冷媒通路３２０に臨む位置（内周部）には高温側熱交換部４５０Ｂを備える。
【００４２】
図５Ａに示すように、熱生成ディスク４１０Ａは放射状に３０度ずつ１２分割された領域を有する。各領域には、図５Ｂに示すように、低温側熱交換部４５０Ａと高温側熱交換部４５０Ｂとの間に、正の磁気熱量材料４６０Ａ−４６０Ｎ及び熱スイッチ４７０Ａ−４７０Ｎ＋１が交互に一列に配置される。図５の例では正の磁気熱量材料を示したが、負の磁気熱量材料を用いても良い。
【００４３】
図３に示したように、磁場印加ディスク４００Ａと４００Ｂは熱生成ディスク４１０Ａを挟んで回転する。磁場印加ディスク４００Ａと４００Ｂが回転すると、熱生成ディスク４１０Ａに形成してある磁気熱量材料４６０Ａ−４６０Ｎに磁気が印加及び除去されて発熱吸熱を繰り返す。磁気熱量材料４６０Ａ−４６０Ｎ、低温側熱交換部４５０Ａ、高温側熱交換部４５０Ｂの間に設けた熱スイッチ４７０Ａ−４７０Ｎ＋１は一定のタイミングで熱を伝達する。このため、磁気熱量材料４６０Ａ−４６０Ｎで生成された熱が低温側熱交換部４５０Ａから高温側熱交換部４５０Ｂに移動し、低温側熱交換部４５０Ａの温度は低くなり、高温側熱交換部４５０Ｂの温度は高くなる。
【００４４】
アウターロータモータ３００（図３参照）によって磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉを回転させると、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈのすべての領域において、図５Ａに示すように、低温側熱交換部４５０Ａから高温側熱交換部４５０Ｂに向かって熱が移動する。
【００４５】
したがって、低温側熱交換部４５０Ａの温度が高温側熱交換部４５０Ｂの温度よりも相対的に低くなり、低温側熱交換部４５０Ａが臨む外周冷媒通路２００Ａに空気を流すと冷風が得られる。また、高温側熱交換部４５０Ｂの温度が低温側熱交換部４５０Ａの温度よりも相対的に高くなり、高温側熱交換部４５０Ｂが臨む内周冷媒通路３２０に空気を流すと温風が得られる。
【００４６】
図６は、図３の磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの外周部に設ける外周ファン及び外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉの構成図である。
【００４７】
図４でも説明したが、図６に示すように、磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの外周部には、外周ファン４０５Ａを取り付けてある。外周ファン４０５Ａは、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉ内で移動し、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉ内の空気を回転方向に押し出す。したがって、外周ファン４０５Ａの取り付け角度は、磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの回転方向に対して多少は傾けてあるがほぼ直角である。また、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉ内の空気を回転方向に押し出す力が発揮できるように、ファン４０５Ａのブレードの形状は、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉの内周に沿うように長方形状に形成する。
【００４８】
図１に示すように、外周冷媒通路２００Ａには、冷媒として用いる空気の流入口２１０ＩＮが設けてある。また、外周冷媒通路２００Ｉには、空気の流出口２１０ＯＵＴを設けてある。外周冷媒通路２００Ａと２００Ｂは直列連結通路２２０Ａで連結する。外周冷媒通路２００Ｂと２００Ｃは直列連結通路２２０Ｂで連結する。同様に、外周冷媒通路２００Ｃから２２０Ｉも上側に隣接する外周冷媒通路同士を直列連結通路２２０Ｃ、…、２２０Ｈで連結する。
【００４９】
実施形態１では、図１及び図６に示すように、外周冷媒通路２００Ａに設ける空気の流入口２１０ＩＮは熱生成ディスク４１０Ａの低温側熱交換部４５０Ａに近い側に取り付けている。空気の流入口２１０ＩＮから外周冷媒通路２００Ａに流入した空気が効率的に冷却できるようにするためである。
【００５０】
また、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉに取り付ける直列連結通路２２０Ａ、…、２２０Ｈの空気の流入口と流出口も、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉに臨むそれぞれの低温側熱交換部４５０Ａに近い側に取り付ける。
【００５１】
外周冷媒通路２００Ｉに設ける空気の流出口２１０ＯＵＴは熱生成ディスク４１０Ｈの低温側熱交換部４５０Ａに近い側に取り付ける。
【００５２】
外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉ、直列連結通路２２０Ａ−２２０Ｈ及び磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの外周部に取り付けた外周ファン４０５Ａによって、次のようにして冷風が生成される。
【００５３】
空気の流入口２１０ＩＮ（図１参照）から外周冷媒通路２００Ａに流入した空気は、外周冷媒通路２００Ａに臨む、熱生成ディスク４１０Ａの低温側熱交換部４５０Ａ（図５及び図６参照）の表面に触れて冷却される。外周冷媒通路２００Ａの内部では、磁場印加ディスク４００Ａに取り付けた外周ファン４０５Ａが回転している。したがって、外周冷媒通路２００Ａに流入した空気は、磁場印加ディスク４００Ａの回転方向に冷却されながら押し出される。
【００５４】
外周ファン４０５Ａの回転によって直列連結通路２２０Ａの入口に達した空気は、直列連結通路２２０Ａ内に流入し、直列連結通路２２０Ａの出口から外周冷媒通路２００Ｂに流入する。外周冷媒通路２００Ｂに流入した空気は、外周冷媒通路２００Ｂに臨む、熱生成ディスク４１０Ｂの低温側熱交換部４５０Ａの表面に触れてさらに冷却される。外周冷媒通路２００Ｂの内部では、磁場印加ディスク４００Ｂに取り付けた外周ファン４０５Ｂが回転している。したがって、外周冷媒通路２００Ｂに流入した空気は、磁場印加ディスク４００Ｂの回転方向に、さらに冷却されながら押し出される。
【００５５】
外周ファン４０５Ｂの回転によって直列連結通路２２０Ｂの入口に達した空気は、直列連結通路２２０Ｂ内に流入し、直列連結通路２２０Ｂの出口から外周冷媒通路２００Ｃに流入する。以上のようにして、外周冷媒通路２００Ｃ−２００Ｉ、直列連結通路２２０Ｂ−２２０Ｈを流れる空気は、外周冷媒通路２００Ｉに向かうに従い、次第に空気の温度が低下していく。そして、空気の流出口２１０ＯＵＴ（図１参照）から流出した空気は、ほぼ低温側熱交換部４５０Ａの温度と同じくらいの温度にまで冷却される。空気の流出口２１０ＯＵＴから流出した空気は、たとえば、車室内に供給されて、車内を冷却する。
【００５６】
実施形態１では、外周冷媒通路２００Ａに設ける空気の流入口２１０ＩＮ、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉの入口及び出口、外周冷媒通路２００Ｉに設ける空気の流出口２１０ＯＵＴを、各熱生成ディスク４１０Ａ−４１０Ｈに近い側に取り付けている。したがって、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉに流入する空気を効率的に冷却することができる。
【００５７】
なお、実施形態１のように、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉのすべてを直列連結通路２２０Ａ−２２０Ｈで直列に接続すると、冷却効率を向上させることができる。しかし、大きな風量を得ようとすると、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉ、直列連結通路２２０Ａ−２２０Ｈが大型化する。したがって、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉをすべて直列に接続するのではなく、直列接続する外周冷媒通路をグループ化し、直列連結通路はグループごとに外周冷媒通路を直列に接続するようにしてもよい。
【００５８】
図７は、図３の熱生成ディスクの内周部に設ける旋回流生成ブレードの構成図である。図に示す旋回流生成ブレード３５０は、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの内周部に内周冷媒通路３２０に臨むように取り付ける。
【００５９】
旋回流生成ブレード３５０は、内周冷媒通路３２０に沿って一定の間隔で配置される複数のブレード３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ、…を有する。ブレード３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ、…は、内周冷媒通路３２０の伸延方向（紙面上下方向）に対して一定の角度を設けて捩じってある。
【００６０】
ロータ３１０が回転すると、内周冷媒通路３２０を流れる空気は、次のようにして旋回される。ロータ３１０が回転すると、磁場印加ディスク４００Ａ−４００Ｉの内周部に設けた内周ファン４０６Ａ（図４参照）が内周冷媒通路３２０（図１参照）内に流入口３３０ＩＮから流出口３３０ＯＵＴに向かう空気流を生成する。
【００６１】
内周冷媒通路３２０内の空気は旋回流生成ブレード３５０のブレード３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ、…に当たる。ブレード３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ、…は旋回流を生成するため一定の角度を設けて捩じってあるので、内周冷媒通路３２０内を流れる空気が旋回して流れるようになる。旋回流生成ブレード３５０は、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの内周部に設けてあるので、形成された旋回流は持続され、ロータ３１０に沿うように、流入口３３０ＩＮから流出口３３０ＯＵＴに向かって旋回しながら流れる。
【００６２】
内周冷媒通路３２０、熱生成ディスク４１０Ａ、…、４１０Ｈの内周部に取り付けた旋回流生成ブレード３５０によって、次のようにして温風が生成される。
【００６３】
内周冷媒通路３２０の空気の流入口３３０ＩＮ（図１参照）から流入した空気は、内周冷媒通路３２０に臨む、熱生成ディスク４１０Ａ−４１０Ｉの高温側熱交換部４５０Ｂ（図５参照）の表面に触れて温められる。内周冷媒通路３２０の内部では、磁場印加ディスク４００Ａ−４００Ｉに取り付けた内周ファン４０６Ａが回転している。従って、内周冷媒通路３２０に流入した空気は、空気の流入口３３０ＩＮから空気の流出口３３０ＯＵＴ（図１参照）に向けて、旋回しながら次第に温められる。空気の流出口３３０ＯＵＴから流出した空気は、ほぼ高温側熱交換部４５０Ｂの温度と同じくらいの温度にまで温められる。空気の流出口３３０ＯＵＴから流出した空気は、たとえば、車室内に供給されて、車内を暖房する。
【００６４】
実施形態１における上記の例では、外周冷媒通路２００Ｃ−２００Ｉを流れる空気と内周冷媒通路３２０を流れる空気は、図２に示したように、磁場印加ディスク４００Ａ−４００Ｉ及び熱生成ディスク４１０Ａ−４１０Ｈの積層方向に向けて同一方向に旋回しながら流れるようにした。しかし、外周冷媒通路２００Ｃ−２００Ｉを流れる空気と内周冷媒通路３２０を流れる空気を相互に異なる方向に流れるようにすることもできる。
【００６５】
図２に示したように、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉを流れる空気の旋回流と内周冷媒通路３２０内を流れる空気の旋回流の方向が同一の場合には、図８Ａの実線で示すように、外周冷媒通路２００Ａの空気の流入口２１０ＩＮから外周冷媒通路２００Ｉの空気の流出口２１０ＯＵＴまでの間で、空気の温度はしだいに下がって行く。一方、図８Ａの点線で示すように、内周冷媒通路３２０の流入口３３０ＩＮから流出口３３０ＯＵＴまでの間で、空気の温度はしだいに上がって行く。
【００６６】
また、磁気冷暖房装置１００が熱を運ぶ能力は、図８Ｂに示すように、外周冷媒通路２００Ａの空気の流入口２１０ＩＮ及び内周冷媒通路３２０の空気の流入口３３０ＩＮの付近では最も大きくなる。そして、外周冷媒通路２００Ａの空気の流出口２１０ＯＵＴ及び内周冷媒通路３２０の空気の流出口３３０ＯＵＴに向かうに従って熱を運ぶ能力が低下する。
【００６７】
一方、図９に示すように、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉを流れる空気の旋回流と内周冷媒通路３２０内を流れる空気の旋回流の方向を逆方向とすることもできる。図９に示す場合、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉを流れる空気の旋回流の方向は図２の場合と同一であるが、内周冷媒通路３２０内を流れる空気の旋回流の方向とは逆にしてある。このときには、内周冷媒通路３２０の流入口３３０ＩＮと流出口３３０ＯＵＴの上下の位置関係が図１、図３の場合とは上下が逆になる。
【００６８】
図９に示すように、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉを流れる空気の旋回流の方向を下方向から上方向とし、内周冷媒通路３２０内を流れる空気の旋回流の方向を上方向から下方向とすると、図１０Ａの実線で示すように、外周冷媒通路２００Ａの空気の流入口２１０ＩＮから外周冷媒通路２００Ｉの空気の流出口２１０ＯＵＴまでの間で、空気の温度はしだいに下がって行く。一方、図１０Ａの点線で示すように、内周冷媒通路３２０の流入口３３０ＩＮ（図１、図３の場合とは上下が逆）から流出口３３０ＯＵＴまでの間で、空気の温度はしだいに上がって行く。
【００６９】
また、磁気冷暖房装置１００が熱を運ぶ能力は、図１０Ｂに示すように、外周冷媒通路２００−２００Ｉ及び内周冷媒通路３２０のどの位置でも変わらない。
【００７０】
図１１は、図３の磁場印加ディスク４００Ａ、４００Ｂ、…、４００Ｈ、４００Ｉの外周部に設ける外周ファン及び外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉの構成図である。図１１では、図６とは異なり、外周冷媒通路２００Ａに設ける空気の流入口２１０ＩＮは磁場印加ディスク４００Ａの外周ファン４０５Ａに近い側に取り付けている。空気の流入口２１０ＩＮから空気が効率的に取り入れられるようにするためである。また、外周冷媒通路２００Ｉに設ける空気の流出口２１０ＯＵＴも磁場印加ディスク４００Ｉの外周ファン４０５Ａに近い側に取り付けている。
【００７１】
同様に、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉに取り付ける直列連結通路２２０Ｃ、…、２２０Ｈの空気の流入口と流出口の上下方向の位置は、外周冷媒通路２００Ａ、…、２００Ｈ、２００Ｉで同一の位置ではなく異なる位置に形成してある。
【００７２】
以上に説明した実施形態１によれば、任意の外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉを直列連結通路２２０−２２０Ｈによって直列に接続しているため、取り入れた空気を効率的に熱交換させることができる。
【００７３】
内周冷媒通路３２０に流れる空気を内周ファンによって旋回させるようにしたので、取り入れた空気を効率的に熱交換させることができる。
【００７４】
外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉを流れる空気の旋回流と内周冷媒通路３２０内を流れる空気の旋回流の方向が同一になるようにしたので、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉと内周冷媒通路３２０の空気の流入口２１０ＩＮ、３３０ＩＮ、及び流出口２１０ＯＵＴ、３３０ＯＵＴが同じ方向になる。このため、流出口２１０ＯＵＴ、３３０ＯＵＴから流出する空気の温度差を最大にすることができる。
【００７５】
外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉを流れる空気の旋回流と内周冷媒通路３２０内を流れる空気の旋回流の方向が逆方向になるようにすると、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉと内周冷媒通路３２０の空気の流入口２１０ＩＮ、３３０ＩＮ、及び流出口２１０ＯＵＴ、３３０ＯＵＴが逆方向になる。このため、流出口２１０ＯＵＴ、３３０ＯＵＴから流出する空気の温度差は小さくできる。また、流出口２１０ＯＵＴ、３３０ＯＵＴから流出する空気の温度差の絶対値を同じくすることができる。
【００７６】
空気を冷媒として用いたので、空気を直接暖めたり冷やしたりできる。この空気を、たとえば車両に搭載する空調装置に利用すれば、空調装置が単純な構成で実現できる。
【００７７】
なお、冷媒としては、空気以外に、環境に無害の液体冷媒やガスの利用も可能である。
【００７８】
また、実施形態１では、熱生成ディスクを固定して、磁場印加ディスクを回転させる形態を例示したが、これとは逆に、磁場印加ディスクを固定して、熱生成ディスクを回転させる形態であっても、本発明は適用できる。その場合には、外周ファンと内周ファンは熱生成ディスクに取り付け、磁場印加ディスクを内周冷媒通路に固定する。
【００７９】
〔実施形態２〕
実施形態１では、磁気冷暖房装置１００（図３参照）は、同一の熱生成ディスク４１０Ａ−４１０Ｈを積層して形成した。したがって、全ての熱生成ディスク４１０Ａ−４１０Ｈの熱生成の特性はディスクの積層位置にかかわらず同一である。実施形態２では、実施形態１とは異なり、磁気冷暖房装置は、全て異なる熱生成の特性を有する熱生成ディスクを積層して形成する。また、実施形態１では、図２に示したように、外周冷媒通路２００Ａ−２００Ｉの空気の流れと内周冷媒通路３２０の空気の流れは、同一方向で、下側から上側に向かう方向としたが、実施形態２では、内周冷媒通路の空気の流れの方向を下側から上側に向かう方向とし、外周冷媒通路の空気の流れの方向を上側から下側に向かう方向とした。
【００８０】
図１２は、実施形態２に係る磁気冷暖房装置５００の断面図である。図に示すように、磁気冷暖房装置５００は、その外周部に外周冷媒通路６００Ａ、６００Ｂ、…、６００Ｆが形成してある。また、磁気冷暖房装置５００の中央部にアウターロータモータ７００が取り付けてある。アウターロータモータ７００の外周部には円筒状のロータ７５０が取り付けてある。ロータ７５０はアウターロータモータ７００によって図示矢方向に回転される。
【００８１】
ロータ７５０には、磁気熱量材料に磁場を印加する磁場印加部を備えた中空状の磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇを取り付けてある。磁場印加部は、磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇの表面と裏面の両面に形成してある。ロータ７００の外周面と磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇの内周面とは堅固に嵌め合わせられている。したがって、アウターロータモータ７００によってロータ７５０が回転すると、磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇも一斉に回転する。
【００８２】
ロータ７５０に嵌め合わせられる磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇの外周には、それぞれの磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇに対し独立して設けた外周冷媒通路６００Ａ、６００Ｂ、…、６００Ｆに臨むように外周ファン６５０Ａ、６５０Ｂ、…、６５０Ｇが設けてある。外周ファン６５０Ａ、６５０Ｂ、…、６５０Ｇは、外周冷媒通路６００Ａ、６００Ｂ、…、６００Ｆに空気を流通させる。磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇが回転すると、外周冷媒通路の流入口（外周冷媒通路６００Ｆに取り付けられている）から流入した空気を外周冷媒通路の流出口（外周冷媒通路６００Ａに取り付けられている）に流出させる。
【００８３】
磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇの内周部には、内周冷媒通路７２０に臨むように内周ファン（図示せず）が設けてある。磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇの内周部に設けた内周ファンは、磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇが回転することによって内周冷媒通路の流入口（下側）から流入した空気を流出口（上側）に流出させる。
【００８４】
磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇのそれぞれに微小間隔空けて挟まれるように、磁気熱量材料及び熱スイッチを備えた中空状の熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆが固定して取り付けてある。したがって、磁場印加ディスクと熱生成ディスクとは、微小間隔空けて交互に積層されることになる。磁気熱量材料は磁場を印加すると自身の温度が上昇し、磁場を取り除くと自身の温度が下降する特性を有する正の磁性体である。実施形態２では、磁気熱量材料として正の磁性体または負の磁性体のいずれか一方のみを用いる。熱スイッチは、熱生成ディスク上に配列されている磁気熱量材料と磁気熱量材料との間に設けてあり、磁気熱量材料間の熱の伝達と遮断を選択的に行う。
【００８５】
したがって、磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇが回転すると、熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆのそれぞれに繰り返し磁場が印加され、磁場印加ディスク８００Ａ、８００Ｂ、…、８００Ｇの回転する方向と交差する方向に熱が移動する。実施形態２の場合は、熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆの外周側から内周側に熱が移動する。したがって、熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆの外周側は温度が低くなり、その内周側は温度が高くなる。なお、本実施形態とは反対に、熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆの内周側から外周側に熱が移動するようにしても良い。この場合、熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆの外周側は温度が高くなり、その内周側は温度が低くなる。
【００８６】
図１３は、実施形態２に係る磁気冷暖房装置５００の外周冷媒通路及び内周冷媒通路を流れる空気の挙動の模式図である。実施形態２では、図１２に示したように、磁気冷暖房装置５００の内周冷媒通路７２０に下側から上側に向けて空気を流し、その外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆに上側から下側に向けて空気を流す。したがって、外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆ及び内周冷媒通路７２０を流れる空気の挙動は図１３に示すようになる。
【００８７】
図１３のように空気を流すと、内周冷媒通路７２０を流れる空気の温度は下側（Ａ位置）から上側（Ｂ位置）に向かうにしたがって高く（ＴｂからＴｈ）なり、外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆを流れる空気の温度は上側（Ａ位置）から下側（Ｂ位置）に向かうにしたがって低く（ＴｂからＴｃ）なる。
【００８８】
図１４は、実施形態２に係る磁気冷暖房装置５００の空気の流入口から空気の流出口に向かう間の空気の温度変化を示す図である。図に示すように、外周冷媒通路の空気の流入口があるＡ位置（図１２参照）からその空気の流出口があるＢ位置までの間を移動する空気の温度は、図１４に示すように分布する。
【００８９】
具体的には、図１３及び図１４に示すように、外周冷媒通路６００Ｆの空気の流入口を温度Ｔｂで流入した空気は、外周冷媒通路６００Ａに向かうにしたがって温度Ｔｃまで冷却される。このため、外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆ内の空気は、温度Ｔｂから温度Ｔｃの間でほぼ均一に分布する。また、内周冷媒通路７２０の空気の流入口を温度Ｔｂで流入した空気は、内周冷媒通路７２０を移動するにしたがって温度Ｔｈまで加熱される。このため、内周冷媒通路７２０内の空気は、温度Ｔｂから温度Ｔｈの間でほぼ均一に分布する。
【００９０】
図１４を見ると、図１２に示した熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆのそれぞれは、外周冷媒通路を流れる空気と内周冷媒通路を流れる空気との温度差が積層位置にかかわらずにほぼ同じであることがわかる。しかし、何℃の空気を何℃にするかは、熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆの積層位置によって異なることがわかる。
【００９１】
実施形態１では、全て同一の熱生成ディスク４１０Ａ−４１０Ｈ（図３参照）を積層して磁気冷暖房装置１００を構成した。実施形態２では、全ての熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆ（図１２参照）において、熱生成及び熱伝達が効率的に行われるように、全ての熱生成ディスク９００Ａ、…、９００Ｆの熱生成の特性をその積層位置に応じて最適化する。
【００９２】
図１５は、図１２の熱生成ディスク９００Ａにおける磁気熱量材料の配置を示す図である。図１５に示すように、熱生成ディスク９００Ａは、周方向に１２等分された各領域に、外周側から内周側に向けて、磁気熱量材料９５０Ａ、９５０Ｂ、９５０Ｃ、９５０Ｄ、９５０Ｅ、９５０Ｆが配置される。図に示す通り、各磁気熱量材料９５０Ａ、９５０Ｂ、９５０Ｃ、９５０Ｄ、９５０Ｅ、９５０Ｆの径方向の幅はすべて同一であるが、周方向の長さは、内周側から外周側に向けて長くなっている。
【００９３】
図１６は、図１５のＢ−Ｂ断面図である。実施形態１では、磁気熱量材料４６０Ａ−４６０Ｎ（図５参照）の全てを同一の材料で形成していたので、全ての磁気熱量材料の作動温度は同一である。しかし、実施形態２では、磁気熱量材料９５０Ａ、９５０Ｂ、９５０Ｃ、９５０Ｄ、９５０Ｅ、９５０Ｆにおける材料の組成を変え、全ての磁気熱量材料の作動温度を変えている。
【００９４】
ここで、作動温度とは、磁場が印加されたときに、最も大きな温度変化が得られる、磁気熱量材料の温度をいう。たとえば、作動温度が２０℃の磁気熱量材料は、２０℃の温度環境で磁場の印加、除去を行うと最も大きな温度変化が得られる。しかし、２５℃の温度環境で磁場の印加、除去を行ったとしても、２０℃の温度環境で得られたような温度変化は得られず、効率的な熱生成は不可能になる。
【００９５】
さらに具体的に説明すると、図１５に示す熱生成ディスク９００Ａは、内周冷媒通路７２０と接することになる磁気熱量材料９５０Ｆが、図１３及び図１４に示すように、温度Ｔｂ付近で動作することになり、外周冷媒通路６００Ａと接することになる磁気熱量材料９５０Ａが、温度Ｔｃ付近で動作することになる。このように、同一の熱生成ディスク９００Ａでも、磁気熱量材料の径方向の位置によって、動作することになる温度領域が異なる。したがって、熱生成ディスク９００Ａに配置された全ての磁気熱量材料が効率的に発熱及び吸熱を繰り返すことができるように、全ての磁気熱材料が動作する温度領域を考慮して各磁気熱量材料の作動温度を設計する。
【００９６】
実施形態２では、磁気熱量材料９５０Ａ、９５０Ｂ、９５０Ｃ、９５０Ｄ、９５０Ｅ、９５０Ｆの各熱生成特性を最適化するために、磁気熱量材料９５０Ａ、９５０Ｂ、９５０Ｃ、９５０Ｄ、９５０Ｅ、９５０Ｆのそれぞれの作動温度を変えている。
【００９７】
図１７は、熱生成ディスク９００Ａにおける磁気熱量材料９５０Ａ、９５０Ｂ、９５０Ｃ、９５０Ｄ、９５０Ｅ、９５０Ｆの作動温度範囲の説明に供する図である。この図において、横軸は作動温度であり、縦軸は温度変化範囲（ΔＴ）である。なお、ΔＴは、磁場の強さにも依存して変化する。
【００９８】
図示するように、各磁気熱量材料９５０Ａ−９５０Ｆには、変化する温度範囲（縦軸のΔＴ）にピークがあり、このピークの時の温度（横軸）がもっとも温度変化しやすい作動温度となる。このピークを示す部分の作動温度は磁気熱量材料の作動温度（キュリー点）に対応した温度である。そして、図からわかるように、各磁気熱量材料は、キュリー点の温度を中心に作動温度範囲が決まっている。つまりΔＴのピーク位置の温度から離れると、ほとんど温度変化しないのである。
【００９９】
ここで、これら磁気熱量材料９５０Ａ−９５０Ｆを図示するようにキュリー点の温度ａ−ｆの順に並べた場合、その温度変化範囲（ａ−ｆのそれぞれの山形のグラフ）は、それぞれ隣接する磁気熱量材料に対して若干重なりがある。しかし、重なりのある部分はΔＴのピーク（頂点）の温度から離れた裾野の部分のみである。この裾野の部分ではΔＴが低い（縦軸）が低いことがわかる。したがって、この裾野の部分、すなわち磁気熱量材料ａ−ｆのそれぞれが重なり合っている部分での温度変化は少ない。
【０１００】
実際に使用できる温度範囲は、ΔＴの半分程度以上の温度変化量を示す温度範囲である。このため、たとえばΔＴが５℃で、キュリー点が２２．５℃の正の磁気熱量材料（磁気印加で温度上昇する）で温度変化量（ΔＴ）が５℃を有する材料ならば、その作動温度範囲は約２０〜２５℃となる。ただし、２０℃以下、２５℃以上の裾野の部分でも、磁場の印加、除去により温度変化は小さいながらも起る。ほかの磁気熱量材料も同様に、キュリー点温度、材料種によってその作動温度範囲および温度変化量（ΔＴ）が決まってくる。
【０１０１】
実施形態２では、図１７に示すように、熱生成ディスク９００Ａの内周側に位置する磁気熱量材料９５０Ａのキュリー点がａ℃となるように、磁気熱量材料９５０Ａの材料の組成を調整する。同様に、磁気熱量材料９５０Ｂのキュリー点はｂ℃となるように、磁気熱量材料９５０Ｃのキュリー点はｃ℃となるように、磁気熱量材料９５０Ｄのキュリー点はｄ℃となるように、磁気熱量材料９５０Ｅのキュリー点はｅ℃となるように、磁気熱量材料９５０Ｆのキュリー点はｆ℃となるように、それぞれ材料の組成を調整する。このようにして、熱生成ディスク９００Ａには、その内周側から外周側に向けて、段階的に作動温度が変化するように、作動温度の異なる磁気熱量材料を配置する。
【０１０２】
次に、各作動温度範囲に対応した磁気熱量材料について説明する。
【０１０３】
各作動温度範囲に対応した磁気熱量材料としては、たとえば、公知のＬａＦｅＳｉＨを用いることができる。ＬａＦｅＳｉＨは、その組成中の水素の量の変化で、キュリー点が変化する（たとえば参考文献１“Ｌａｒｇｅ  ｍａｇｎｅｔｏｃａｌｏｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｌａ（ＦｅＳｉ）１３  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｈｙｄｒｉｄｅｓ”  Ｋ．  Ｆｕｋａｍｉｃｈｉら  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ４０８−４１２  （２００６）  ｐ．３０７−３１２）。また、同様に、一般式：Ｌａ（Ｆｅ１−ｘＭｘ）１３Ｈｚ（Ｍは、Ｓｉ、Ａｌからなるグループ中から選択された１種または２種以上の元素であり、ｘ及びｚの値は、それぞれ、０．０５≦ｘ≦０．２；０．３≦ｚ≦３；で規定される）であらわされる磁気熱量材料（特開２００３−９６５４７号公報）でも、前述したΔＴのピーク温度を様々に変えた磁気熱量材料とすることができる。
【０１０４】
以上では、１枚の熱生成ディスク９００Ａ内でキュリー点の異なる磁気熱量材料を配置することを述べた。実施形態２では、さらに、熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆの全てにおいて、キュリー点の異なる磁気熱量材料を異なる組み合わせで配置している。
【０１０５】
図１８は、積層された各熱生成ディスクにおける磁気熱量材料の作動温度範囲の組み合わせを示す図である。図に示すように、積層位置が最下層の熱生成ディスク９００Ａにおいて、内周側から外周側に向けて、キュリー点がａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの磁気熱量材料を配置する。また、熱生成ディスク９００Ａの上側に位置する熱生成ディスク９００Ｂは、内周側から外周側に向けて、キュリー点がｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇの磁気熱量材料を配置する。同様に、熱生成ディスク９００Ｃ、９００Ｄ、９００Ｅのそれぞれも、キュリー点が上側の熱生成ディスクとは１つずつずらした磁気熱量材料を配置する。そして積層位置が最上層の熱生成ディスク９００Ｆにおいて、内周側から外周側に向けて、キュリー点がｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋの磁気熱量材料を配置する。
【０１０６】
このように、熱生成ディスクの積層位置に応じて、キュリー点の異なる磁気熱量材料を組み合わせているのは、図１４に示したように、積層位置に応じて、各熱生成ディスクの内周側と外周側の動作温度が異なるからである。たとえば、図１４に示すように、最上段に位置する熱生成ディスク９００Ｆは温度Ｔｈと温度Ｔｂとの間で動作するが、最下段に位置する熱生成ディスク９００Ａは温度Ｔｂと温度Ｔｃとの間で動作する。
【０１０７】
したがって、実施形態２では、図１８に示すように、各熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆの積層方向の最内周位置及び最外周位置に配置された磁気熱量材料９５０Ｆ、９５０Ａの作動温度が、熱生成ディスクの積層位置が下側から上側に向かうにしたがって、段階的に高くなるように、各熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆには作動温度の異なる磁気熱量材料を配置している。このようにするのは、熱生成ディスク９００Ｆと熱生成ディスク９００Ａとでは動作する温度範囲が異なるため、各熱生成ディスクにおいて効率的な熱生成が行われるようにするためには、全ての熱生成ディスクごとに適合した動作温度範囲を設定する必要があるからである。
【０１０８】
このように、実施形態２では、各熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆの積層方向の最内周位置及び最外周位置に配置された磁気熱量材料の作動温度が、熱生成ディスクの積層位置が一方側から他方側に向かうにしたがって、段階的に変化するように、かつ、各熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆの内周側から外周側に向けて、段階的に作動温度が変化するように、前記各熱生成ディスクには作動温度の異なる磁気熱量材料を配置する。また、各熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆの径方向に並ぶ磁気熱量材料の作動温度の平均値は熱生成ディスクの積層位置が一方側から他方側に向かうにしたがって、段階的に変化させる。
【０１０９】
図１９は、実施形態２に係る磁気冷暖房装置５００に使用する磁気熱量材料の種類を示す図である。図１８に示したように、各熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆについて６種類のキュリー点を持つ磁気熱量材料を用い、さらに、積層位置が１つづれるごとに、１種類の異なるキュリー点を持つ磁気熱材料を用いるので、磁気冷暖房装置５００としては、図１９に示すように、キュリー点が温度ａから温度ｋまでの１１種類の磁気熱量材料が必要になる。
【０１１０】
以上の実施形態では、図１３に示すように、内周冷媒通路７２０を空気が下側から上側に流れ、外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆを空気が上側から下側に流れる場合を例示した。実施形態２における、キュリー点の異なる磁気熱量材料を用いて熱生成ディスクを形成するという技術的思想は、上記の例に限らず、実施形態１の図９のように、内周冷媒通路及び外周冷媒通路において実施形態２とは逆向きに空気を流す場合にも応用できる。また、実施形態１の図２に示したように、内周冷媒通路及び外周冷媒通路において同方向に空気を流す場合にも応用できる。
【０１１１】
実施形態２のように、内周冷媒通路及び外周冷媒通路において逆向きに空気を流すと、内周冷媒通路及び外周冷媒通路において同方向に空気を流した時と比較して、各熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆの内周側（高温端）と外周側（低温端）との温度差を半分にできる。このため、冷暖房の成績係数（ＣＯＰ）は１００％向上することになる。したがって、効率的に熱を生成し、生成した熱を効率的に使用するためには、実施形態２のように、内周冷媒通路及び外周冷媒通路において同方向に空気を流す必要がある。
【０１１２】
以上の実施形態２に係る磁気冷暖房装置５００によれば、熱生成ディスクの内周側から外周側に向けて段階的に作動温度が変化するようにしているので、熱生成ディスク内で効率的な熱生成が可能となる。また、熱生成ディスクの積層方向においても、磁気熱材料の作動温度を変えているので、磁気冷暖房装置５００全体として効率的な熱生成が可能となる。
【０１１３】
〔実施形態３〕
実施形態３は、実施形態２で説明した磁気冷暖房装置５００を空調装置に適用した場合を例示する。
【０１１４】
図２０は、実施形態３に係る磁気冷暖房装置の空気の循環系統を示す図である。図に示すように、磁気冷暖房装置５００には、低温側放熱器６３０、高温側放熱器７３０を接続する。低温側放熱器６３０は外周冷媒通路用ポンプ７８０を介して外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆの空気の流入口と流出口に接続する。高温側放熱器７３０は内周冷媒通路用ポンプ７９０を介して内周冷媒通路７２０の空気の流入口と流出口に接続する。
【０１１５】
外周冷媒通路用ポンプ７８０は外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆを流れる冷媒の流量を制御する。内周冷媒通路用ポンプ７９０は内周冷媒通路７２０を流れる冷媒の流量を制御する。
【０１１６】
外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆで生成された冷風は低温側放熱器６３０に供給され、低温側放熱器用ファン６３０Ｆによって強制的に送風された外部の空気と熱交換される。熱交換された後の空気は再び外周冷媒通路６００Ａ−６００Ｆに戻って冷却される。また、内周冷媒通路７２０で生成された温風は高温側放熱器７３０に供給され、高温側放熱器用ファン７３０Ｆによって強制的に送風された外部の空気と熱交換される。熱交換された後の空気は再び内周冷媒通路７２０に戻って加熱される。低温側放熱器６３０は外部の空気を冷却し高温側放熱器７３０は外部の空気を加熱する。
【０１１７】
図２１は、実施形態３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２２は、図２１の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。
【０１１８】
図２１に示すように、実施形態３に係る磁気冷暖房装置の制御系は、空調情報入力部１０００、空調制御部１１００、モータ制御部１２００、アウターロータモータ７００、熱スイッチ制御部１３００、ポンプ制御部１４００、ファン制御部１５００を備える。空調制御部１１００及びモータ制御部１２００は制御部を形成する。
【０１１９】
空調情報入力部１０００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、外周流入空気温度、外周流出空気温度、内周流入空気温度、内周流出空気温度である。空調情報入力部１０００の具体的な説明は、後述の図２２に基づいて行う。
【０１２０】
アウターロータモータ７００は、図１２に示したように、熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆに対して、磁気印加ディスク８００Ａ−８００Ｇを回転させるモータである。
【０１２１】
空調制御部１１００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１１００の具体的な説明は、後述の図２３の動作フローチャートに基づいて行う。
【０１２２】
モータ制御部１２００は、空調制御部１１００の指令を受けて、アウターロータモータ７００の回転速度を制御する。また、熱スイッチ制御部１３００は、熱生成ディスク９００Ａ−９００Ｆが有する磁気熱量材料間に位置して設けられている熱スイッチのＯＮ、ＯＦＦを制御する。熱スイッチは磁気熱量材料間の熱伝導を、磁気印加ディスク８００Ａ−８００Ｇの回転に同期させて制御するスイッチである。
【０１２３】
ポンプ制御部１４００は、図２０に示した外周冷媒通路用ポンプ７８０と内周冷媒通路用ポンプ７９０の動作を制御する。ポンプ制御部１４００は、より多くの冷房能力が要求されると外周冷媒通路用ポンプ７８０の空気流出量を増加させ、より多くの暖房能力が要求されると内周冷媒通路用ポンプ７９０の空気流出量を増加させる。
【０１２４】
ファン制御部１５００は、図２０に示した低温側放熱器用ファン６３０Ｆと高温側放熱器用ファン７３０Ｆの動作を制御する。ファン制御部１５００は、より多くの冷房能力が要求されると低温側放熱器用ファン６３０Ｆの送風量を増加させ、より多くの暖房能力が要求されると高温側放熱器用ファン７３０Ｆの送風量を増加させる。
【０１２５】
図２２に示すように、空調情報入力部１０００は、温度設定部１０１０、外周流入空気温度センサ１０２０、外周流出空気温度センサ１０３０、内周流入空気温度センサ１０４０、内周流出空気温度センサ１０５０、磁気熱量材料周囲温度センサ１０６０、低温側熱交換部高温側熱交換部温度センサ１０７０を備える。
【０１２６】
温度設定部１０１０は、磁気冷暖房装置５００が空調する空間（たとえば車室内）の温度を設定するコントローラである。外周流入空気温度センサ１０２０は、図１２に示した外周冷媒通路６００Ｆに流入する空気の温度を検出する。外周流出空気温度センサ１０３０は、外周冷媒通路６００Ａから流出する空気の温度を検出する。内周流入空気温度センサ１０４０は、内周冷媒通路７２０に流入する空気の温度を検出する。内周流出空気温度センサ１０５０は、内周冷媒通路７２０から流出する空気の温度を検出する。磁気熱量材料周囲温度センサ１０６０は、図５に示した熱生成ディスク４１０Ａの磁気熱量材料の周囲の温度を検出する。磁気熱量材料の周囲の温度を検出するのは、熱生成ディスク４１０Ａ上の磁気熱量材料の周囲温度が、熱生成ディスク４１０Ａでの磁気熱量材料の熱生成量に影響を与えるからである。低温側熱交換部高温側熱交換部温度センサ１０７０は、低温側熱交換部４５０Ａと高温側熱交換部４５０Ｂの温度を検出する。
【０１２７】
温度設定部１０１０、磁気熱量材料周囲温度センサ１０６０、低温側熱交換部高温側熱交換部温度センサ１０７０を設けるのは、磁気冷暖房装置５００でどの程度の熱量を発生させなければならないかを知るためである。外周流入空気温度センサ１０２０、外周流出空気温度センサ１０３０、内周流入空気温度センサ１０４０、内周流出空気温度センサ１０５０は、磁気冷暖房装置が、安定した温度を保ち続ける高温源及び低温源を形成するために必要となる。
【０１２８】
磁気冷暖房装置５００が発生する熱量は、磁気印加ディスク８００Ａ−８００Ｇの回転速度（周波数）に比例する。必要熱力が大きくなると磁気印加ディスク８００Ａ−８００Ｇの回転速度を上昇させ、必要熱力が小さくなると磁気印加ディスク８００Ａ−８００Ｇの回転速度を低下させる。磁気印加ディスク８００Ａ−８００Ｇはアウターロータモータ７００によって駆動されるので、磁気印加ディスク８００Ａ−８００Ｇの回転速度の制御は空調制御部１１００及びモータ制御部１２００が行う。つまり、空調制御部１１００及びモータ制御部１２００がアウターロータモータ７００の回転速度を制御することで磁気冷暖房装置５００が発生する熱量を調整する。
【０１２９】
実施形態３に係る磁気冷暖房装置の動作を、図２３を参照しながら説明する。図２３は、図２１の磁気冷暖房装置の動作フローチャートである。
【０１３０】
まず、操作者は、温度設定部１０１０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１１００は、要求熱量と要求温度差を入力する（Ｓ１０）。
【０１３１】
空調制御部１１００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、外周冷媒通路から流出する空気の温度と内周冷媒通路から流出する空気の温度との差を求める。この求めた値を、要求熱量、要求温度差として入力する。
【０１３２】
次に、空調制御部１１００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、アウターロータモータ７００の回転速度、すなわち動作周波数ｆを入力する。また、磁気熱量材料周囲温度検出センサ１０６０が検出する温度から外周冷媒通路に流入する空気の温度の基準となる空気温度、磁気熱量材料周囲温度検出センサ１０６０が検出する温度と要求温度差の半分の温度から外周冷媒通路から流出する空気の温度、磁気熱量材料周囲温度検出センサ１０６０が検出する温度から内周冷媒通路に流入する空気の温度の基準となる空気温度、磁気熱量材料周囲温度検出センサ１０６０が検出する温度と要求温度差の半分の温度から内周冷媒通路から流出する空気の温度を入力する。また、外周冷媒通路に対して冷媒を供給する外周冷媒通路用ポンプ７８０の空気流量と、内周冷媒通路に対して冷媒を供給する内周冷媒通路用ポンプ７９０の空気流量も入力する。さらに、低温側放熱器用ファン６３０Ｆの風量と高温側放熱器用ファン７３０Ｆの風量も入力する（Ｓ２０）。
【０１３３】
空調制御部１１００は磁気冷暖房装置５００を運転する。具体的には、空調制御部１１００は、入力した動作周波数ｆを実現するために、モータ制御部１２００に回転数の指示を出す。動作周波数ｆ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、動作周波数ｆが６Ｈｚであったとすると、図１２、図１５に示す構成の磁気冷暖房装置５００の場合、磁場印加ディスク８００Ａが１秒間に１回転すると熱生成ディスクの各磁気熱量材料に対して６回磁気の印加除去が行われる。このため、アウターロータモータ７００と磁場印加ディスク８００Ａが直結されていれば、アウターロータモータ７００に要求される回転数は６０ｒｐｍである。モータ制御部１１００にはこの回転数を指示する。
【０１３４】
空調制御部１１００は、図示しない熱生成ディスク上の磁気熱量材料の周囲温度を検出する磁気熱量材料周囲温度検出センサ１０６０により得られる磁気熱量材料の周囲温度、、低温側熱交換部４５０Ａと高温側熱交換部４５０Ｂの温度を検出する低温側熱交換部高温側熱交換部温度センサ１０７０により得られる温度、動作周波数fの情報に基づき見積もられる磁気冷暖房装置５００が生成した熱量が要求熱量に対して誤差範囲にあるか否かを判断する（Ｓ３０）。誤差範囲はあらかじめ設定しておく。空調制御部１１００は、生成した熱量が誤差範囲になければ（Ｓ３０：ＮＯ）、誤差範囲内に収まるように、動作周波数ｆを変更する（Ｓ４０）。具体的には、磁気冷暖房装置５００が生成した熱量が要求熱量よりもかなり小さければ、生成する熱量を増加させるために、アウターロータモータ７００の回転速度を増加する。逆に、磁気冷暖房装置５００が生成した熱量が要求熱量よりも大きすぎれば、生成する熱量を減少させるために、アウターロータモータ７００の回転速度を低下する。
【０１３５】
空調制御部１１００は、生成した熱量が誤差範囲内であれば（Ｓ３０：ＹＥＳ）、外周流入空気温度センサ１０２０によって検出された外周冷媒通路の流入口の空気の温度、及び内周流入空気温度センサ１０４０によって検出された内周冷媒通路の流入口の空気の温度が、各々、外周冷媒通路及び内周冷媒通路へ流入する空気の温度の基準となる空気温度と誤差内にありかつ外周流出空気温度センサ１０３０によって検出された外周冷媒通路の流出口の空気の温度、及び内周流出空気温度センサ１０５０によって検出された内周冷媒通路の流出口の空気の温度が、各々、設定した外周冷媒通路及び内周冷媒通路から流出する空気の温度と誤差内にあるか否かを判断する（Ｓ５０）。誤差範囲はあらかじめ設定しておく。空調制御部１１００は、外周冷媒通路及び内周冷媒通路の流入口及び流出口の空気の温度が誤差内になければ（Ｓ５０：ＮＯ）、誤差囲内に収まるように、ポンプ制御部１４００とファン制御部１５００に指令を出し、外周冷媒通路に対して空気を流す外周冷媒通路用ポンプ７８０と内周冷媒通路に対して空気を流す内周冷媒通路用ポンプ７９０の空気流量を変更するとともに、低温側放熱器用ファン６３０Ｆと高温側放熱器用ファン７３０Ｆの風量を変更する（Ｓ６０）。
【０１３６】
空調制御部１１００は、外周冷媒通路及び内周冷媒通路へ流入する空気の温度、及び外周冷媒通路及び内周冷媒通路から流出する空気の温度が誤差内であれば（Ｓ５０：ＹＥＳ）処理を終了する。
【０１３７】
このように、実施形態３に係る磁気冷暖房装置によれば、アウターロータモータ７００の回転速度を制御することと、外周冷媒通路用ポンプ７８０、内周冷媒通路用ポンプ７９０による空気流量を制御することと、低温側放熱器用ファン６３０Ｆ、高温側放熱器用ファン７３０Ｆの風量を制御することによって、空調に利用される空気の温度を容易に調整することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１００、５００  磁気冷暖房装置、
２００Ａ−２００Ｉ、６００Ａ−６００Ｆ  外周冷媒通路、
２１０ＩＮ  流入口、
２１０ＯＵＴ  流出口、
２２０Ａ−２２０Ｈ  直列連結通路、
３００、７００  アウターロータモータ、
３１０、７５０  ロータ、
３１５  ベアリング、
３２０、７２０  内周冷媒通路、
３３０ＩＮ  流入口、
３３０ＯＵＴ  流出口、
３５０  旋回流生成ブレード、
３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ  ブレード、
４００Ａ−４００Ｉ、８００Ａ−８００Ｇ  磁場印加ディスク、
４０５Ａ−４０５Ｉ、６５０Ａ−６５０Ｇ  外周ファン、
４０６Ａ  内周ファン、
４１０Ａ−４１０Ｉ、９００Ａ−９００Ｆ  熱生成ディスク、
４２０Ａａ−４２０Ａｌ  磁場印加部、
４２０Ｃａ−４２０Ｃｌ  磁場印加部、
４５０Ａ  低温側熱交換部、
４５０Ｂ  高温側熱交換部、
４６０Ａ−４６０Ｎ、９５０Ａ−９５０Ｆ  磁気熱量材料、
４７０Ａ−４７０Ｎ＋１  熱スイッチ、
６３０  低温側放熱器、
６３０Ｆ  低温側放熱器用ファン、
７３０  高温側放熱器、
７３０Ｆ  高温側放熱器用ファン、
７８０  外周冷媒通路用ポンプ、
７９０  内周冷媒通路用ポンプ、
１０００  空調情報入力部、
１０１０  温度設定部、
１０２０  外周流入空気温度センサ、
１０３０  外周流出空気温度センサ、
１０４０  内周流入空気温度センサ、
１０５０  内周流出空気温度センサ、
１０６０  磁気熱量材料周囲温度検出センサ、
１０７０  低温側熱交換部高温側熱交換部温度検出センサ、
１１００  空調制御部、
１２００  モータ制御部、
１３００  熱スイッチ制御部、
１４００  ポンプ制御部、
１５００  ファン制御部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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