磁制冷制热装置

摘要

一种磁制冷制热装置，根据所要求的制冷能力及制热能力高效地生成冷风及热风。将具备磁热量材料及热开关的中空状的热生成盘(410Aa－410Ca、410Ab－410Cb)和具备对磁热量材料施加磁场的磁场施加部的中空状的磁场施加盘(400Aa－400Da、400Ab－400Db)交互层叠多个，通过使热生成盘及磁场施加盘的至少任一方相对地旋转，向与旋转方向交叉的方向输送热，其中，具有：外转子电动机(300M)，其使热生成盘及磁场施加盘的至少任一方旋转；离合器(300C)，其将多个热生成盘或多个磁施加盘一体地或分成多组地传递来自外转子电动机的驱动力。

权利要求

1.一种磁制冷制热装置，将具备磁热量材料及热开关的中空状的热生成盘、和具备对所述磁热量材料施加磁场的磁场施加部的中空状的磁场施加盘交互层叠多个，通过使所述热生成盘及所述磁场施加盘的至少任一方相对地旋转，向与旋转轴交叉的方向输送热，其特征在于，具有：驱动装置，其使所述热生成盘及所述磁场施加盘的至少任一方旋转；

传递装置，其将多个热生成盘或多个磁施加盘一体地或者分成多个组地传递来自所述驱动装置的驱动力。

2.如权利要求1所述的磁制冷制热装置，其特征在于，所述传递装置为将所述多个热生成盘或所述多个磁施加盘一体化或分成多个组的离合器。

3.如权利要求1所述的磁制冷制热装置，其特征在于，具有：制冷剂通路，其与所述多个组相对应并沿所述多个热生成盘或所述多个磁施加盘的内周及外周设置；

连通阀，其将各组的内周侧的制冷剂通路及外周侧的制冷剂通路分别连通，所述连通阀具有使所有组的内周侧及外周侧的制冷剂通路连通、或仅一部分组的内周侧及外周侧的制冷剂通路连通的任一模式。

4.如权利要求3所述的磁制冷制热装置，其特征在于，所述连通阀在使所有组的内周侧及外周侧的制冷剂通路连通的模式的情况下，将所有组的内周侧及外周侧的制冷剂通路设为串联连通、或并联连通的任一方。

5.如权利要求3所述的磁制冷制热装置，其特征在于，所述连通阀的动作与所述传递装置的动作连动。

6.如权利要求3所述的磁制冷制热装置，其特征在于，所述连通阀为三通阀。

7.如权利要求1所述的磁制冷制热装置，其特征在于，表现所述磁热量材料的磁热量效果的温度域在各个组之间不同。

8.如权利要求3所述的磁制冷制热装置，其特征在于，所述内周侧的制冷剂通路和所述外周侧的制冷剂通路分别为空气用的内周制冷剂通路和外周制冷剂通路。

9.一种磁制冷制热装置，其特征在于，

由权利要求1所述的磁制冷制热装置生成的冷暖气作为车辆的车室内的空调使用、或作为搭载于所述车辆的蓄电池、逆变器、电动机的温度调整用而使用。

说明书

磁制冷制热装置

技术领域

[0001] 本发明涉及磁制冷制热装置，特别是涉及可根据所要求的制冷能力及制热能力高效地生成冷风及热风的磁制冷制热装置。

背景技术

[0002] 目前使用的室温域的冷冻机、例如冰箱、冷冻箱、空调等大部分冷冻机利用氟利昂气体或代替氟利昂气体等气体制冷剂的相变化。最近，伴随氟利昂气体排出的臭氧层破坏的问题呈现出来，进而也有伴随代替氟利昂气体的排出对地球温暖化带来影响的悬念。因此，强烈期望替代使用氟利昂气体或代替氟利昂气体等气体制冷剂的冷冻机的、绿色且热输送能力高的、革新的冷冻机的开发。

[0003] 从这样的背景出发，最近备受关注的冷冻技术为磁冷冻技术。在磁性体中，当对其磁性体施加的磁场的大小发生变化时，有时表现根据该变化而使自身的温度发生变化的所谓的磁热量效果。利用表现该磁热量效果的磁性体输送热的冷冻技术为磁冷冻技术。

[0004] 作为应用了磁冷冻技术的冷冻机，例如有下述专利文献1中所记载的、利用固体物质的热传导来输送热的磁冷冻机。该磁冷冻机通过如下的结构来传导热。

[0005] 将施加磁时温度上升的正的磁性体和施加磁时温度下降的负的磁性体以规定的间隔交互在一方向排列配置多个。由正负一对磁性体形成一个磁性体块。将在一方向排列的多个磁性体块环状地配置多个，形成磁性体单元。在与该磁性体单元同心且内径和外径大致相等的轮毂状的旋转体上配置永久磁铁而形成磁单元。在正负磁性体之间插脱的热传导部件以在正负磁性体之间滑动自如的方式配置。

[0006] 将配置永久磁铁的磁单元以与磁性体单元对向的方式配置，使其相对于磁性体单元相对地旋转。使在正负磁性体之间插脱的热传导部件相对于磁性体单元相对旋转。通过磁单元的旋转对正负磁性体同时施加或除去磁。另外，热传导部件在沿旋转方向排列的正负磁性体之间插脱。通过永久磁铁和热传导部件旋转，利用磁热量效果将磁性体产生的热经由热传导部件沿配置磁性体的一方向进行输送。

[0007] 专利文献1：(日本)特开2007－147209号公报

[0008] 但是，上述专利文献1中记载的磁冷冻机仅仅公开了利用固体物质的热传导沿一方向输送热的结构，但用于将输送的热取出到外部的具体的结构尚未公开。磁冷冻机需要为用于将输送的热高效地取出到外部的结构。如果不能将输送的热高效地取出到外部，则热充满在磁冷冻机内，作为磁冷冻机的热效率显著降低。

[0009] 为将热取出到外部而通常可考虑的结构是在磁冷冻机的内周部和外周部设置热风用和冷风用的制冷剂通路，使空气在该制冷剂通路流通，得到热风和冷风的结构。该情况下，仅设置制冷剂通路，不能根据所要求的制冷能力及制热能力高效地生成冷风及热风。

发明内容

[0010] 本发明是鉴于上述的情况而创立的，其目的在于，提供一种可根据所要求的制冷能力及制热能力高效地生成冷风及热风的磁制冷制热装置。

[0011] 为实现所述目的，本发明的磁制冷制热装置将具备磁热量材料及热开关的中空状的热生成盘、和具备对磁热量材料施加磁场的磁场施加部的中空状的磁场施加盘交互层叠多个，通过使热生成盘及磁场施加盘的至少任一方相对地旋转，向与旋转方向交叉的方向输送热。

[0012] 磁制冷制热装置具有驱动装置和传递装置。驱动装置使热生成盘及磁场施加盘的至少任一方旋转。传递装置将多个热生成盘或多个磁施加盘一体地或者分成多组地传递来自驱动装置的驱动力。因此，在所要求的制冷能力及制热能力相对较小时，通过传递装置向一部分的热生成盘或磁场施加盘传递驱动力。另一方面，在所要求的制冷能力及制热能力相对较大时，通过传递装置向所有的热生成盘或磁场施加盘传递驱动力。

[0013] 根据具有上述那种结构的本发明的磁制冷制热装置，由于可将多个热生成盘或多个磁施加盘一体地或者分成多组地传递驱动力，所以能够根据所要求的制冷能力及制热能力高效地生成冷风及热风。

附图说明

[0014] 图1是本实施方式的磁制冷制热装置的外观图；

[0015] 图2是图1的A－A剖面图；

[0016] 图3是磁场施加盘的构成图。

[0017] 图4是热生成盘的构成图；

[0018] 图5表示本实施方式的磁制冷制热装置的连通阀的详细内容的图；

[0019] 图6是用于说明基于来自本实施方式的磁制冷制热装置的空调风的供给方和空调风的供给方的信号的控制的概略的块图；

[0020] 图7是本实施方式的磁制冷制热装置的控制系统的块图；

[0021] 图8是控制器的动作流程图；

[0022] 图9是控制器的模式1的动作流程图；

[0023] 图10是控制器的模式2的动作流程图；

[0024] 图11是控制器的模式3的动作流程图；

[0025] 图12是控制器的空调控制的动作流程图；

[0026] 图13是各动作模式的三通阀的动作说明图；

[0027] 图14是表示各动作模式的空气流动的状况的图。

[0028] 符号说明

[0029] 100磁制冷制热装置

[0030] 100A上部磁芯

[0031] 100B下部磁芯

[0032] 200A、200B外周制冷剂通路

[0033] 200AIN、200BIN、320AIN、320BIN流入口

[0034] 200AOUT、200BOUT、320AOUT、320BOUT流出口

[0035] 300C离合器

[0036] 300M外转子电动机

[0037] 310A、310B转子

[0038] 315轴承

[0039] 320A、320B内周制冷剂通路

[0040] 400Aa－400Da、400Ab－400Db磁场施加盘

[0041] 410Aa－410Ca、410Ab－410Cb热生成盘

[0042] 420Aa－420Al磁场施加部

[0043] 420Ca－420Cl磁场施加部

[0044] 450A低温侧热交换部

[0045] 450B高温侧热交换部

[0046] 460A－460N磁热量材料

[0047] 470A－470N+1热开关

[0048] 500、500A－500H循环通路

[0049] 550P1、550P2泵

[0050] 580V1、580V2、580V3、580V4三通阀

[0051] 610温度设定器

[0052] 620车室内温度传感器

[0053] 630外部气温传感器

[0054] 640太阳照射传感器

[0055] 650电动机温度传感器

[0056] 660蓄电池温度传感器

[0057] 670逆变器温度传感器

[0058] 710车室

[0059] 720蓄电池

[0060] 730逆变器

[0061] 740电动机

具体实施方式

[0062] 下面，对本实施方式的磁制冷制热装置进行说明。

[0063] 图1是本实施方式的磁制冷制热装置的外观图。如图所示，磁制冷制热装置100具有圆柱状的外形。

[0064] 磁制冷制热装置100由上部磁芯100A和下部磁芯100B这两个磁芯形成。上部磁芯100A和下部磁芯100B分别具有拥有同一直径的圆筒形状。

[0065] 在上部磁芯100A的外周部，遍及上部磁芯100A的全周形成从其底面向上面延伸的同心圆筒状的外周制冷剂通路200A。此外，外周制冷剂通路200A的上面和底面被堵塞。在上部磁芯100A的上面侧安装使作为制冷剂的空气流入外周制冷剂通路200A的流入口200AIN。在上部磁芯100A的底面侧形成使从流入口200AIN流入的空气流出的流出口200AOUT。因此，在外周制冷剂通路200A，从流入口210AIN流入的空气从流出口200AOUT流出。

[0066] 在本实施方式中，从流入口200AIN流入且在外周制冷剂通路200A流动的空气直至到达流出口200AOUT被冷却。此外，在本实施方式中，作为制冷剂示例有空气，但只要是热传导特性优异，则也可以使用空气以外的气体制冷剂。进而，作为制冷剂，也可以使用液体或液体金属。

[0067] 在上部磁芯100A的上面的中央部安装作为驱动装置的外转子电动机300M。在外转子电动机300M的外周部安装圆筒状的转子310A。在转子310A的下部安装作为传递装置的离合器300Ca。

[0068] 在转子310A的外周和离开该外周一定距离的部分之间的区域，沿转子310A的外周形成从上部磁芯100A的底面向上面延伸的同心圆筒状的内周制冷剂通路320A。此外，内周制冷剂通路320A的上面和底面与外周制冷剂通路200A同样地被堵塞。在上部磁芯100A的上面侧安装使空气流入内周制冷剂通路320A的流入口320AIN。在上部磁芯100A的底面侧形成使从流入口320AIN流入的空气流出的流出口320AOUT。因此，在内周制冷剂通路320A，从流入口320AIN流入的空气从流出口320AOUT流出。

[0069] 在本实施方式中，从流入口320AIN流入且在内周制冷剂通路320A流动的空气直至到达流出口320AOUT被加温。

[0070] 上述示例了从外周制冷剂通路200A的流入口200AIN流入的空气在外周制冷剂通路200A内被冷却的情况。但是，从外周制冷剂通路200A的流入口200AIN流入的空气也可以在外周制冷剂通路200A内被加温。另外，上述示例了从内周制冷剂通路320A的流入口330AIN流入的空气在内周制冷剂通路320A内被加温的情况。但是，也可以将从内周制冷剂通路320A的流入口330AIN流入的空气在内周制冷剂通路320A内被冷却。

[0071] 在下部磁芯100B的外周部，遍及下部磁芯100B的全周形成从其底面向上面延伸的同心圆筒状的外周制冷剂通路200B。此外，外周制冷剂通路200B的上面及底面被堵塞。在下部磁芯100B的上面侧安装使作为制冷剂的空气流入外周制冷剂通路200B的流入口200BIN。在下部磁芯100B的底面侧形成使从流入口200BIN流入的空气流出的流出口200BOUT。因此，在外周制冷剂通路200B，从流入口210BIN流入的空气从流出口200BOUT流出。

[0072] 在本实施方式中，从流入口200BIN流入且在外周制冷剂通路200B流动的空气直至到达流出口200BOUT被冷却。

[0073] 在下部磁芯100B的上面的中央部安装有与安装于上部磁芯100A的转子310A的下部的离合器300Ca连接的离合器300Cb。在离合器300Cb上安装圆筒状的转子310B。

[0074] 在转子310B的外周和离开该外周一定距离的部分之间的区域，与上部磁芯100A同样地沿转子310B的外周形成从下部磁芯100B的底面向上面延伸的同心圆筒状的内周制冷剂通路320B。此外，内周制冷剂通路320B的上面及底面与外周制冷剂通路200B同样地被堵塞。在下部磁芯100B的上面侧安装使空气流入内周制冷剂通路320B的流入口320BIN。在下部磁芯100B的底面侧形成使从流入口320BIN流入的空气流出的流出口320BOUT。因此，在内周制冷剂通路320B，从流入口320BIN流入的空气从流出口320BOUT流出。

[0075] 在本实施方式中，从流入口320BIN流入且在内周制冷剂通路320B流通的空气直至到达流出口320BOUT被加温。

[0076] 上述示例了从外周制冷剂通路200B的流入口200BIN流入的空气在外周制冷剂通路200B内被冷却并从流出口200BOUT流出的情况。但是，从外周制冷剂通路200B的流入口200BIN流入的空气也可以在外周制冷剂通路200B内被加温。另外，上述示例了从内周制冷剂通路320B的流入口330BIN流入的空气在内周制冷剂通路320B内被加温的情况。但是，也可以将从内周制冷剂通路320B的流入口330BIN流入的空气在内周制冷剂通路320B内进行冷却。在本实施方式中，将冷却的空气或加热的空气作为车辆车室内的空调、或作为搭载于车辆的蓄电池、逆变器、电动机的温度调节用而使用。

[0077] 此外，图1中未图示，上部磁芯100A的流入口200AIN、流入口320AIN、流出口200AOUT、流出口320AOUT及下部磁芯100B的流入口200BIN、流入口320BIN、流出口200BOUT、流出口320BOUT与使各自的通路连通的连通阀连接。另外，从设于外部的泵向流入口
200AIN、流入口200BIN、流入口320AIN、流入口320BIN供给空气。在本实施方式中，作为连通阀使用三通阀。对于连通阀和泵的连接后面叙述。

[0078] 图2是图1的A－A剖面图。如图所示，磁制冷制热装置100被分离成上部磁芯100A和下部磁芯100B。在上部磁芯100A和下部磁芯100B的外周部形成有外周制冷剂通路200A、200B。

[0079] 在上部磁芯100A的上面的中央部安装有外转子电动机300M。在外转子电动机300M的外周部安装有圆筒状的转子310A。在转子310A的下部安装离合器300Ca。转子310A通过外转子电动机300M向图示箭头方向旋转。

[0080] 在下部磁芯100A的上面的中央部安装与安装于上部磁芯100A的转子310A的下部的离合器300Ca连接的离合器300Cb。在离合器300Cb上安装有圆筒状的转子310B。离合器300Ca和300Cb是电磁式的离合器300C。当离合器300C为接通(ON)时，离合器300Ca和300Cb被连接，外转子电动机300M的驱动力从转子310A传递到转子310B，转子310B与转子310A一同旋转。

[0081] 在转子310A上安装有具备对磁热量材料施加磁场的磁场施加部的中空状的磁场施加盘400Aa、400Ba、400Ca、400Da。另外，在转子310B上安装有具备对磁热量材料施加磁场的磁场施加部的中空状的磁场施加盘400Ab、400Bb、400Cb、400Db。磁场施加部形成于磁场施加盘400Aa－400Da、400Ab－400Db的表面和背面两面。

[0082] 转子310A的外周面和磁场施加盘400Aa－400Da、转子300B的外周面和磁场施加盘400Ab－400Db的内周面牢固地嵌合。因此，在离合器300C为接通(ON)的状态下，当外转子电动机300M旋转时，转子310A及310B一同旋转，磁场施加盘400Aa－400Da、磁场施加盘
400Ab－400Db也一同旋转。另一方面，在离合器300C为断开(OFF)的状态下，仅转子310A旋转，磁场施加盘400Aa－400Da旋转。这样，通过使离合器300C为接通、断开，可以将多个磁施加盘一体化或分开。

[0083] 在转子310A上，以隔开微小间隔分别夹持于磁场施加盘400Aa、400Ba、400Ca、400Da的方式固定安装有具备磁热量材料及热开关的中空状的热生成盘410Aa、410Ba、
410Ca。另外，在转子310B上，以隔开微小间隔分别夹持于磁场施加盘400Ab、400Bb、400Cb、
400Db的方式固定安装有具备磁热量材料及热开关的中空状的热生成盘410Ab、410Bb、
410Cb。因此，在上部磁芯100A和下部磁芯100B上，磁场施加盘和热生成盘隔开微小间隔交互层叠。

[0084] 磁热量材料具有当施加磁场时自身的温度上升而在消除磁场时自身的温度下降的特性(正磁性体：此外也有与其相反的特性)。在本实施方式中，作为磁热量材料仅使用正磁性体或负磁性体的任一方。但是，也可以使正磁性体和负磁性体混合。热开关设于排列的磁热量材料与磁热量材料之间，选择进行磁热量材料间的热的传递和遮断。在本实施方式中，表现磁热量材料的磁热量效果的温度域对于形成一个组的热生成盘410Aa、410Ba、410Ca和形成其它的组的热生成盘410Ab、410Bb、410Cb有所不同。这是因为，在上部磁芯
100A和下部磁芯100B上，由于流入的空气的温度不同，所以只要选定表现磁热量效果的温度域，就能够有效地生成冷风和热风。

[0085] 因此，在离合器300C为接通的状态下，当外转子电动机300M旋转时，转子310A及310B一起旋转，磁场施加盘400Aa－400Da、磁场施加盘400Ab－400Db也一同旋转。于是，对热生成盘410Aa－410Ca及热生成盘410Ab－410Cb分别施加反复磁场，热在与磁场施加盘旋转的方向交叉的方向上移动。

[0086] 在本实施方式的情况下，热从热生成盘410Aa－410Ca及热生成盘410Ab－410Cb的外周侧向内周侧移动。因此，热生成盘410Aa－410Ca及热生成盘410Ab－410Cb的外周侧的温度降低，其内周侧的温度升高。此外，与本实施方式相反，热也可以从热生成盘410Aa－410Ca及热生成盘410Ab－410Cb的内周侧向外周侧移动。该情况下，热生成盘410Aa－410Ca及热生成盘410Ab－410Cb的外周侧的温度升高，其内周侧的温度降低。

[0087] 图3是磁场施加盘的构成图。图3中，对图2所示的磁场施加盘400Aa的结构进行说明。其它磁场施加盘400Ba－400Da、400Ab－400Db的结构也与磁场施加盘400A的结构相同。

[0088] 图3A表示图3B的磁场施加盘400Aa的表面，图3C表示其背面。如图3B所示，磁场施加盘400Aa形成为圆板状。如图3A、图3C所示，磁场施加盘400Aa的表面及背面具有放射状地每隔30度被12等分分割的区域。

[0089] 在磁场施加盘400A的表面，如图4A所示，在被12等分分割的各区域形成有磁场施加部420Aa、420Ab、……、420Ak、420Al。在磁场施加盘400A的背面，如图4C所示，在被12等分的各区域形成有磁场施加部420Ca、420Cb、……、420Ck、420Cl。

[0090] 磁场施加盘400A的表面的磁场施加部420Aa－420Al和其背面的磁场施加部420Ca－420Cl在表面和背面的同一位置配置有永久磁铁。例如，如图4A所示，在磁场施加部
420Aa和磁场施加部420Ca，磁场施加盘400A的径方向的永久磁铁的排列相同。在磁场施加部420Ab和420Cb、……、磁场施加部420Al和420Cl也相同。

[0091] 另外，在磁场施加盘400A的表面和背面，相邻的磁场施加部彼此之间的永久磁铁的配置在磁场施加盘400A的径方向上相互错开一个永久磁铁的厚度量。例如，在磁场施加部420Aa、420Ab、420Ac的各自之上，在与磁场施加部420Ab相邻的磁场施加部420Aa、420Ac，将磁场施加部420Aa、420Ac的永久磁铁的配置相对于磁场施加部420Ab的永久磁铁的配置在磁场施加盘400A的径方向上错开一个永久磁铁的厚度量。

[0092] 图4是热生成盘的构成图。图4中，对图2所示的热生成盘410Aa的结构进行说明。热生成盘410Aa以外的热生成盘410Ba－410Ca、410Ab－410Cb的结构也与热生成盘410Aa的结构相同。

[0093] 如图4A所示，热生成盘410Aa的外周部面临外周制冷剂通路200A。热生成盘410Aa的内周部面临内周制冷剂通路320A。热生成盘410Aa的内周部经由轴承315安装于转子310A上。转子310A经由轴承315相对于固定的热生成盘410Aa可自如地旋转。

[0094] 如图4A、图4B所示，在热生成盘410Aa的面临外周制冷剂通路200A的位置(外周部)具备低温侧热交换部450A，在面临其内周制冷剂通路320A的位置(内周部)具备高温侧热交换部450B。

[0095] 如图4A所示，热生成盘410Aa具有放射状地每隔30度被12等分分割的区域。如图4B所示，在各区域，在低温侧热交换部450A和高温侧热交换部450B之间交互配置一列正的磁热量材料460A－460N及热开关470A－470N+1。在图4的例中表示正的磁热量材料，但也可以使用负的磁热量材料。

[0096] 如图2所示，磁场施加盘400Aa和400Ba隔着热生成盘410Aa旋转。当磁场施加盘400Aa和400Ba旋转时，对形成于热生成盘410Aa的磁热量材料460A－460N施加及除去磁，发复进行发热吸热。设于磁热量材料460A－460N、低温侧热交换部450A、高温侧热交换部450B之间的热开关470A－470N+1在一定的时刻传递热。因此，由磁热量材料460A－460N生成的热从低温侧热交换部450A向高温侧热交换部450B移动，低温侧热交换部450A的温度降低，高温侧热交换部450B的温度升高。

[0097] 在使离合器300C为断开的状态下，从外部向流入口200AIN、320AIN(参照图1)供给空气，利用外转子电动机300M使转子310A旋转。在热生成盘410Aa－410Ca上的被12等分分割的所有区域，如图4A所示，热从低温侧热交换部450A朝向高温侧热交换部450B移动。

[0098] 因此，低温侧热交换部450A的温度相比高温侧热交换部450B的温度相对较低，在低温侧热交换部450A面临的外周制冷剂通路200A得到冷风。另外，高温侧热交换部450B的温度相比低温侧热交换部450A的温度相对较高，在高温侧热交换部450B面临的内周制冷剂通路320A得到热风。这与使转子310B旋转的情况也相同。

[0099] 在本实施方式中，将用于热生成盘410Aa－410Ca的磁热量材料460A－460N有效发挥磁热量效果的温度域、和用于热生成盘410Ab－410Cb的磁热量材料460A－460N有效发挥磁热量效果的温度域设定为不同的温度域。这是由于，如图1所示，在上部磁芯100A和下部磁芯100B，流入各制冷剂通路的空气的温度不同。

[0100] 在本实施方式中，通过将上部磁芯100A的流入口200AIN、流入口320AIN、流出口200AOUT、流出口320AOUT及下部磁芯100B的流入口200BIN、流入口320BIN、流出口200BOUT、流出口320BOUT用连通阀(未图示)连接，调整冷风或热风的生成能力。

[0101] 例如，在需要大的制冷能力时，将上部磁芯100A和下部磁芯100B的制冷剂通路串联连接。具体而言，将上部磁芯100A的流出口200AOUT和下部磁芯100B的流入口200BIN连接，将上部磁芯100A的流出口320AOUT和下部磁芯100B的流入口200BIN串联连接。而且，在使离合器300C为接通而使外转子电动机300M动作时，可以从下部磁芯100B的流出口200BOUT取出通过上部磁芯200A和下部磁芯200B冷却的非常冷的空气。另外，可以从下部磁芯100B的流出口320BOUT取出通过上部磁芯200A和下部磁芯200B加热的非常热的空气。

[0102] 在不需要太大的制冷能力时，将上部磁芯100A的制冷剂通路和下部磁芯100B的制冷剂通路断开。从流出口200AOUT取出从上部磁芯100A的流入口200AIN流入的空气，从流出口320AOUT取出从上部磁芯100A的流入口320AIN流入的空气。在使离合器300C为断开的状态下使外转子电动机300M动作时，可以从上部磁芯100A的流出口200AOUT取出仅由上部磁芯200A冷却的空气。另外，可以从流出口320OUT取出仅由上部磁芯200A加热的空气。

[0103] 进而，将上部磁芯100A的制冷剂通路和下部磁芯100B的制冷剂通路切断，从流出口200BOUT取出从下部磁芯100B的流入口200BIN流入的空气，从流出口320BOUT取出从下部磁芯100B的流入口320BIN流入的空气。在使离合器300C为接通的状态下使外转子电动机300M动作时，可以从流出口200AOUT及200BOUT取出由上部磁芯200A及下部磁芯200B冷却的空气，且可以从流出口320AOUT及320BOUT取出由上部磁芯200A及下部磁芯200B加热的空气。

[0104] 本实施方式的磁制冷制热装置100根据要求的制冷能力、制热能力改变连通阀的连接状态，实现各种各样的运转模式。运转模式的变更通过接着的制冷剂配管和连通阀的切换来实现。

[0105] 图5表示本实施方式的磁制冷制热装置的连通阀的详细内容。如图所示，与外周制冷剂通路200A连接的流入口200AIN经由配管500A与泵550P1连接。与外周制冷剂通路200A连接的流出口200AOUT经由三通阀580V1与被空调部(本实施方式中为车室内、搭载于车辆的蓄电池、逆变器、电动机)连通。与外周制冷剂通路200B连接的流入口200BIN与三通阀580V2连接，三通阀580V2经由配管500B与泵550P1连接。与外周制冷剂通路200B连接的流出口200BOUT与被空调部连通。

[0106] 另外，如图所示，与内周制冷剂通路320A连接的流入口320AIN经由配管500C与泵550P2连接。与内周制冷剂通路200B连接的流出口320BOUT经由三通阀580V3与被空调部连通。与内周制冷剂通路320B连接的流入口320BIN与三通阀580V4连接，三通阀580V4经由配管500D与泵550P2连接。与内周制冷剂通路320B连接的流出口320BOUT与被空调部连通。

[0107] 图6是用于说明基于本实施方式的磁制冷制热装置100的空调风的供给方和来自空调风的供给方的信号的控制的概略的块图。

[0108] 磁制冷制热装置100的控制器600取得与车室710的空调相关的信息。与车室710的空调相关的信息具体而言是通过温度设定器设定的车内的设定温度、车内的风量、由车室内温度传感器检测到的车室内的温度等。另外，还取得搭载于车辆上的蓄电池720的温度。另外，还取得搭载于车辆上的逆变器730的温度。而且，还取得驱动车辆的电动机740的温度。

[0109] 控制器600输入车内的设定温度、车内的风量、车室内的温度、蓄电池720的温度、逆变器730的温度、电动机740的温度。而且，将外转子电动机300M(图1、图2参照)的运转频率(转速)、用于控制后述泵的接通、断开(ON、OFF)的泵控制信号、用于设定后述三通阀的位置的阀控制信号、用于控制离合器300C(参照图1、图2)的接通、断开(ON、OFF)的离合器控制信号输出到磁制冷制热装置100。

[0110] 磁制冷制热装置100基于这些控制信号，控制外转子电动机300M的转速、泵的接通、断开、三通阀的位置、离合器300C的接通、断开，向车室710、蓄电池720、逆变器730、电动机740供给具有所要求的热量的空调风。

[0111] 本实施方式的磁制冷制热装置100利用控制磁制冷制热装置100的动作的控制器控制其动作。图7是本实施方式的磁制冷制热装置100的控制系统的块图。

[0112] 在控制器600连接图5所示的三通阀580V1、三通阀580V2、三通阀580V3、三通阀580V4。这些三通阀的位置通过控制器600进行控制。

[0113] 在控制器600连接离合器300C(300Ca、300Cb)及外转子电动机300M。离合器300C的接通、断开、外转子电动机300M的转速通过控制器600进行控制。控制器600使三通阀580V1、三通阀580V2、三通阀580V3、三通阀580V4的动作与离合器300C的动作连动。

[0114] 在控制器600连接泵550P1和泵550P2。泵550P1和泵550P2的接通、断开通过控制器600进行控制。

[0115] 在控制器600连接温度设定器610、车室内温度传感器620、外部气温传感器630、太阳照射传感器640、电动机温度传感器650、蓄电池温度传感器660、逆变器温度传感器670。

[0116] 温度设定器610例如设于车辆的车室内，为由乘坐人员设定车室内的温度而设置。车室内温度传感器620检测车室内的温度。外部气温传感器630检测车室外的温度。太阳照射传感器640检测进入车室内的太阳的照射量。电动机温度传感器650检测电动机740的温度。蓄电池温度检测传感器660检测搭载于车辆上的蓄电池720的温度。逆变器温度传感器
670检测驱动电动机740的逆变器730的温度。此外，设置电动机温度传感器650、蓄电池温度传感器660、逆变器温度传感器670是为了在电动机740产生了异常时能够尽早检测到该异常。另外，在电动机740、蓄电池720、逆变器730的温度上升了的情况下，从磁制冷制热装置
100向它们供给冷风。

[0117] 其次，基于图8－图12的动作流程图说明控制器600的动作。

[0118] 如图8所示，控制器600输入由温度设定器610、车室内温度传感器620、外部气温传感器630、太阳照射传感器640、电动机温度传感器650、蓄电池温度传感器660、逆变器温度传感器670检测出的信息。即，输入由所有的传感器检测出的信息(S100)。

[0119] 控制器600基于从这些传感器输入的信息运算制冷负荷、或制热负荷，且根据该运算结果运算外转子电动机300M的转速和磁制冷制热装置100的动作模式(S110)。

[0120] 控制器600以运算出的转速使外转子电动机300M运转(S120)。

[0121] 控制器600判断运算出的磁制冷制热装置100的动作模式是模式1～模式3中的哪一模式(S130)。

[0122] 控制器600如果运算出的磁制冷制热装置100的运转模式为模式1则进行模式1的控制(S140)，如果为模式2则进行模式2的控制(S150)，如果是模式3则进行模式3的控制(S160)。

[0123] 而且，控制器600根据运算出的磁制冷制热装置100的运转模式执行空调控制(S170)。

[0124] 图9是控制器600的模式1的动作流程图。如图14的模式1所示，模式1是在磁制冷制热装置100中将上部磁芯100A和下部磁芯100B串联连接使其进行动作的模式。

[0125] 模式1是产生如图14的模式1所示那样的空气流动的动作模式。使上部磁芯100A的流出口200AOUT和下部磁芯100B的流入口200BIN连通，从流入口200AIN供给空气，通过外周制冷剂通路200A和200B被冷却，被冷却的空气从流出口200BOUT流向外部。另外，将上部磁芯100A的流出口320AOUT和下部磁芯100B的流入口320BIN连通，从流入口320AIN供给空气，利用内周制冷剂通路320A和320B被加温，被加温的空气从流出口320BOUT流向外部。

[0126] 因此，在模式1，通过上部磁芯100A和下部磁芯100B生成冷风和热风。

[0127] 为实现模式1的空气的流动，控制器600如图9的流程图所示控制各三通阀、离合器、泵的动作。

[0128] 控制器600使离合器300C为接通，使泵550P1和泵550P2为接通，向流入口200A1N、200BIN、320AIN、320BIN供给从外部取入的空气(S141)。

[0129] 控制器600驱动三通阀580V1、580V2、580V3、580V4，如图13的模式1所示设定各三通阀的位置。即，将上部磁芯100A和下部磁芯100B的外周制冷剂通路200A、200B串联连接，且将上部磁芯100A和下部磁芯100B的内周制冷剂通路320A、320B串联连接(S142)。

[0130] 图10是控制器600的模式2的动作流程图。如图14的模式2所示，模式2是在磁制冷制热装置100中将下部磁芯100B从上部磁芯100A切断而仅使上部磁芯100A动作的模式。

[0131] 模式2是产生图14的模式2所示那样的空气流动的动作模式。上部磁芯100A的流出口200AOUT和下部磁芯100B的流入口200BIN切断。从流入口200AIN供给的空气仅由外周制冷剂通路200A被冷却，被冷却的空气从流出口200AOUT流向外部。另外，上部磁芯100A的流出口320AOUT和下部磁芯100B的流入口320BIN被切断。从流入口320AIN供给的空气仅由内周制冷剂通路320A被加温，被加温的空气从流出口320AOUT流向外部。

[0132] 因此，在模式2，仅通过上部磁芯100A生成冷风和热风。

[0133] 为实现模式2的空气的流动，控制器600如图10的流程图所示控制各三通阀、离合器、泵的动作。

[0134] 控制器600使离合器300C为断开，且使泵550P1和泵550P2为接通，向流入口200A1N、200BIN、320AIN、320BIN供给从外部取入的空气(S151)。

[0135] 控制器600驱动三通阀580V1、580V2、580V3、580V4，如图13的模式2所示设定各三通阀的位置。即，将上部磁芯100A和下部磁芯100B的外周制冷剂通路200A、200B切断，将上部磁芯100A和下部磁芯100B的内周制冷剂通路320A、320B切断。(S152)。

[0136] 图11是控制器600的模式3的动作流程图。如图14的模式3所示，模式3是在磁制冷制热装置100中将下部磁芯100B从上部磁芯100A切断，使上部磁芯100A和下部磁芯100B单独且并联进行动作的模式。

[0137] 模式3是产生图14的模式3所示那样的空气流动的动作模式。上部磁芯100A的流出口200AOUT和下部磁芯100B的流入口200BIN被切断。从流入口200AIN供给的空气仅由外周制冷剂通路200A被冷却，被冷却的空气从流出口200AOUT流向外部。另外，上部磁芯100A的流出口320AOUT和下部磁芯100B的流入口320BIN被切断。从流入口320AIN供给的空气仅由内周制冷剂通路320A被加温，被加温的空气从流出口320AOUT流向外部。进而，从下部磁芯100B的流入口200BIN供给的空气仅由外周制冷剂通路200B被冷却，被冷却的空气从流出口
200BOUT流向外部。另外，从下部磁芯100B的流入口320BIN供给的空气仅由内周制冷剂通路
320B被加温，被加温的空气从流出口320BOUT流向外部。

[0138] 因此，在模式3，由上部磁芯100A生成冷风和热风，并且也由下部磁芯100B生成冷风和热风。

[0139] 为实现模式3的空气的流动，控制器600如图11的流程图所示控制各三通阀、离合器、泵的动作。

[0140] 控制器600使离合器300C为接通，且使泵550P1和泵550P2为接通，向流入口200A1N、200BIN、320AIN、320BIN供给从外部取入的空气(S161)。

[0141] 控制器600驱动三通阀580V1、580V2、580V3、580V4，如图13的模式3所示设定各三通阀的位置。即，将上部磁芯100A和下部磁芯100B的外周制冷剂通路200A、200B切断，且将上部磁芯100A和下部磁芯100B的内周制冷剂通路320A、320B切断。而且，从上部磁芯100A的流入口200AIN流入的空气向流出口200AOUT流动，从流入口320AIN流入的空气向流出口320AOUT流动。进而，从下部磁芯100B的流入口200BIN流入的空气向流出口200BOUT流动，从流入口320BIN流入的空气向流出口320BOUT流动(S162)。

[0142] 图12是控制器的空调控制的动作流程图。该流程图是表示图8的动作流程图的子循环的流程图。空调控制通过控制器600以如下顺序进行。

[0143] 在控制器600中，设定车内的设定温度及风量(S171)。控制器600从车室内温度传感器620(参照图7)输入车内的温度，从蓄电池温度传感器660输入蓄电池720(参照图7)的温度，从逆变器温度传感器670输入逆变器730的温度，从电动机温度传感器650输入电动机740的温度(S172)。

[0144] 控制器600基于自身所具有的控制图，控制磁制冷制热装置100的运转频率(外转子电动机300M的转速)、离合器300C的接通、断开、三通阀580V1－580V4的位置(S173)。控制器600设定磁制冷制热装置100的运转频率(外转子电动机300M的转速)而开始运转(S174)。

[0145] 控制器600判断磁制冷制热装置100是否为稳定状态。具体而言，判断磁制冷制热装置100是否以一定的时间、或一定的转速动作(S175)。直至成为稳定状态(S175：否)、重复步骤S171～步骤S175的动作。

[0146] 另一方面，成为稳定状态后(S175：是)，控制器600计算磁制冷制热装置100的热输送量及磁制冷制热装置100的高温端和低温端之差(S176)。判断在步骤S176计算出的、磁制冷制热装置100的热输送量及磁制冷制热装置100的高温端和低温端之差是否到达目标的范围内(S177)。

[0147] 磁制冷制热装置100的热输送量及磁制冷制热装置100的高温端和低温端之差进入目标范围内后(S177：是)，决定之后的运转所用的运转频率(外转子电动机300M的转速)(S178)。另一方面，如果磁制冷制热装置100的热输送量及磁制冷制热装置100的高温端和低温端之差未进入目标范围内(S177：否)，则变更磁制冷制热装置100的运转频率(外转子电动机300M的转速)，返回步骤S176的处理(S179)。

[0148] 如上，根据本实施方式的磁制冷制热装置，可根据所要求的制冷能力高效地生成冷风及热风。

[0149] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，可以将外转子电动机300M的驱动力通过离合器300C向下部磁芯100B传递或不传递，因此，能够生成与所要求的冷制热能力相对应的冷风及热风。因此，能够进行节能运转。

[0150] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，可使用离合器300C进行下部磁芯100B离合，因此，能够通过简单的结构和控制来传递旋转力。

[0151] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，连通阀具有使所有组的内周侧及外周侧的制冷剂通路连通、或是使仅一部分组的内周侧及外周侧的制冷剂通路连通的任一模式，因此，可以消除不需要的制冷剂的流通，可以消减制冷剂的驱动能量。另外，当使内周侧及外周侧的制冷剂通路连通时，与未连通的情况相比，可以使热交换充分，因此，能够得到非常冷的低温、非常热的高温的制冷剂流。

[0152] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，将所有组的内周侧及外周侧的制冷剂通路串联连通或并联连通，因此，所有组的内周及外周的制冷剂可以进行热交换。

[0153] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，通过使连通阀的控制与离合器连动，迅速地进行各种模式的动作。

[0154] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，连通阀使用三通阀，由此，能够以简便的控制来控制制冷剂的流通。

[0155] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，表现多个组内的磁热量材料的磁热量效果的温度域在各组之间不同，因此，能够大幅度地取得流入及流出的制冷剂的温度差、或使制冷剂的温度不同，因此，能够向各种要求温度不同的多个被冷却部供给制冷剂。

[0156] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，通过以空气为制冷剂，可以不经由水等制冷剂而进行热输送。

[0157] 根据本实施方式的磁制冷制热装置，具备简单的结构且能够以简单的控制进行动作，因此，能够进行车辆用的各种装置的制冷制热。