JP2016023839A - 冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気熱量材料を用いた小型で軽量の冷暖房装置を提供する。
【解決手段】電極１１２Ａ−１１２Ｆと電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆとを有する熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆを複数間隔を設けて配置した熱生成ユニット１１０と、熱生成ユニットの一端に位置する熱生成部材と隣り合う低温側熱交換部１２０と、熱生成ユニットの他端に位置する熱生成部材と隣り合う高温側熱交換部１３０と、熱生成ユニット内で隣り合う熱生成部材同士の間、熱生成ユニットの一端に位置する熱生成部材と低温側熱交換部との間及び熱生成ユニットの他端に位置する熱生成部材と高温側熱交換部との間に熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇを配置し、熱生成部材に電圧を印加して電気熱量材料を活性化させる電圧印加部１５０と、熱スイッチを活性化させる熱スイッチ駆動部１６０との作動タイミングを制御することにより低温側熱交換部と高温側熱交換部との間で熱を伝導させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷暖房装置に係り、特に、電気熱量効果を発現する電気熱量材料を用いた冷暖房装置に関する。

従来用いられている室温域の冷凍機、たとえば、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。

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。

磁気冷凍技術を応用した冷凍機としては、たとえば、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。

しかし、磁気冷凍機の場合、磁場が弱いと磁性体の十分な温度変化が得られない。磁性体を効果的に発熱・吸熱させるためには、強い磁場を形成する必要がある。このために、希少な金属を用いた非常に磁力の強い高価な磁石を用いなければならなくなる。

また、強い磁場を形成するためには大きな磁気回路を必要とするので、冷凍機の体積が大きくなり、また、重量も重くなる。

一方、下記特許文献２には、電気熱量効果が生じる電気熱量材料を用いた空気調和装置が開示されている。この空気調和装置は、複数の電気熱量材料を並列に並べ、各電気熱量材料の表面で冷媒を加熱、冷却する。電気熱量材料は印加する電界の強さに応じた温度変化を得ることができる。したがって、電気熱量材料の電極に印加する電圧を高めたり、電極の間隔を狭めたりすることによって、電気熱量材料を効果的に発熱・吸熱させることができる。

特開２００７−１４７２０９号公報 特開２０１３−１６０４６０号公報

しかし、引用文献２に記載された空気調和装置の場合、１つ１つの電気熱量材料の温度変化量だけで、高温端温度、低温端温度が決まる。このため、１つ１つの電気熱量材料の温度変化が大きくないと、高温端温度と低温端温度との温度差を大きくできない。温度差を大きくできないと、小型で軽量の冷暖房装置を実現させることはできない。

本発明は、以上のような従来の問題点を解消するために成されたものであり、電気熱量材料を用いた小型で軽量の冷暖房装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る冷暖房装置は、熱生成ユニット、低温側熱交換部、高温側熱交換部、熱伝導ユニット、電圧印加部、熱スイッチ駆動部及び駆動制御部を有する。

熱生成ユニットには、電極と電気熱量材料とを有する熱生成部材が複数間隔を設けて配置してある。低温側熱交換部は熱生成ユニットの一端に位置する熱生成部材と間隔を設けて隣り合っている。高温側熱交換部は熱生成ユニットの他端に位置する熱生成部材と間隔を設けて隣り合っている。熱伝導ユニットには、熱生成ユニット内で隣り合う熱生成部材同士の間、熱生成ユニットの一端に位置する熱生成部材と低温側熱交換部との間及び熱生成ユニットの他端に位置する熱生成部材と高温側熱交換部との間に、熱スイッチを配置してある。電圧印加部は熱生成部材の電極に電圧を印加して電気熱量材料を活性化させる。熱スイッチ駆動部は熱スイッチを活性化させる。駆動制御部は電圧印加部及び熱スイッチ駆動部の作動タイミングを制御することにより低温側熱交換部と高温側熱交換部との間で熱を伝導させる。

以上のように構成された本発明に係る冷暖房装置は、低温側熱交換部と高温側熱交換部との間に複数の熱生成部材を有する熱生成ユニットを配置し、熱生成ユニットの熱を熱伝導ユニットによって低温側熱交換部と高温側熱交換部との間で伝導させるようにしたので、熱生成部材の電気熱量材料に印加する電界を大きくすることで、冷暖房能力を向上させることができ、小型で軽量の冷暖房装置を提供できる。

実施形態１に係る冷暖房装置の構成図である。 図１に示す冷暖房装置の動作説明に供する図である。 図１に示す冷暖房装置の動作説明に供する図である。 図１に示す冷暖房装置の動作説明に供する図である。 図１に示す冷暖房装置の動作説明に供する図である。 図１に示す冷暖房装置の動作説明に供する図である。 実施形態１に係る冷暖房装置の効果を示すグラフである。 実施形態１に係る熱生成部材の断面図である。 実施形態１の変形例１に係る熱生成部材の断面図である。 変形例１に係る熱生成部材と熱スイッチとの接続構造を示す斜視図である。 実施形態１の変形例２に係る熱生成部材の断面図である。 実施形態１の変形例３に係る熱生成部材の断面図である。 実施形態１の変形例４に係る熱生成部材の断面図である。 実施形態２に係る熱生成部材の断面図である。 実施形態２に係る熱生成部材と熱スイッチとの接続構造を示す斜視図である。 実施形態２の変形例１に係る熱生成部材の断面図である。 実施形態２の変形例２に係る熱生成部材の断面図である。 実施形態２の変形例３に係る熱生成部材の断面図である。 熱スイッチの形態１を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態２を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態３を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態４を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態５を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態６を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態７を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態８における熱スイッチの構成を説明するための熱スイッチ部分の断面図である。 熱スイッチの形態８における熱スイッチの構成を説明するための熱スイッチ部分の平面図（図２６の矢視Ａの図）である。 エレクトロウェッティングの原理を説明するための説明図である。 隙間における液体金属の移動を説明するための説明図である。 熱スイッチの形態９における熱スイッチの構成を説明するための熱スイッチ部分の断面図である。 熱スイッチの形態９における熱スイッチの構成を説明するための熱スイッチ部分の平面図（図２６と同様の矢視Ａの図）である。

次に、図面を参照しながら実施形態１に係る冷暖房装置の構成を説明する。

〔実施形態１〕
（冷暖房装置の構成）
図１は、実施形態１に係る冷暖房装置の構成図である。実施形態１に係る冷暖房装置１００は、熱生成ユニット１１０、低温側熱交換部１２０、高温側熱交換部１３０、熱伝導ユニット１４０、電圧印加部１５０、熱スイッチ駆動部１６０及び駆動制御部１７０を有する。

熱生成ユニット１１０は、間隔を設けて配置された複数の熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆを有する。熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆは、それぞれ電気熱量材料と２つの電極とから構成される。たとえば、熱生成部材１１０Ａは、電気熱量材料１１４Ａとその対向する両側の面に取り付けた２つの電極１１２Ａ、１１２Ａとから構成される。熱生成部材１１０Ｂは、電気熱量材料１１４Ｂとその対向する両側の面に取り付けた２つの電極１１２Ｂ、１１２Ｂとから構成される。その他の熱生成部材１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆの構成も熱生成部材１１０Ａ、１１０Ｂの構成と同一である。

電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆは、２つの電極に電圧が印加されると電極間に形成された電界の影響を受けて発熱する性質を有する。つまり、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆは電気熱量効果を有する。実施形態１の電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆは、電極に電圧が印加されると発熱し、電圧が印加されなくなると吸熱する性質を有する。なお、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆは、電極に電圧が印加されると吸熱し、電圧が印加されなくなると発熱する性質を有するものを用いても良い。実施形態１では、電圧が印加されると５℃温度が上昇し、電圧が印加されなくなると５℃温度が下降する特性を持っている電気熱量材料を用いる。

実施形態１では、電気熱量材料として、Ｐｂ（Ｍｇ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ_３（ＰＭＮ）、Ｐｂ（Ｍｇ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１/２Ｎｂ１/２）Ｏ_３（ＰＳＮ）、ＰｂＳｃ１/２Ｔａ１/２Ｏ_３（ＰＳＴ）のいずれかの材料を用いる。

また、実施形態１では、電極として、Ａｌ、Ｃｕ等の導電体を用いる。

低温側熱交換部１２０は、熱生成ユニット１１０の一端に位置する熱生成部材１１０Ａと間隔を設けて隣り合っている。また、高温側熱交換部１３０は、熱生成ユニット１１０の一端に位置する熱生成部材１１０Ｆと間隔を設けて隣り合っている。

熱伝導ユニット１４０は、熱生成ユニット１１０内で隣り合う熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆ同士の間、熱生成ユニット１１０の一端に位置する熱生成部材１１０Ａと低温側熱交換部１２０との間及び熱生成ユニット１１０の他端に位置する熱生成部材１１０Ｆと高温側熱交換部１３０との間に配置した熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇを有する。

熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇは、たとえば、電界、磁場を印加することで熱伝導率が大きく変化する材料やデバイス、また、電気濡れ効果で液体金属の出し入れによる熱伝導率を変化させるものなどを用いることができる。実施形態１で用いる熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇは、電圧を印加すると、熱抵抗が極端に低下して、熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆ同士の間で熱を移動させることができ、また、熱生成部材１１０Ａと低温側熱交換部１２０との間及び熱生成部材１１０Ｆと高温側熱交換部１３０との間で熱を移動させることができるものである。なお、本発明の冷暖房装置で用いることができる熱スイッチの具体的な構成については後述する。

電圧印加部１５０は、熱生成ユニット１１０の電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆに取り付けられている電極１１２Ａ−１１２Ｆに選択的に電圧を印加して電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆを活性化させる。実施形態１では、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆが活性化されると活性化された電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆが発熱する。

熱スイッチ駆動部１６０は、熱伝導ユニット１４０の熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇに選択的に電圧を印加して熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇを活性化させる。熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇが活性化されると活性化された熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇの熱抵抗が低下する。なお、磁場を印加することで熱伝導率が大きく変化する材料やデバイスを熱スイッチとして用いるときには、熱スイッチ駆動部１６０は、磁場を印加して熱スイッチを活性化させる。また、電気濡れ効果で液体金属の出し入れによる熱伝導率を変化させるタイプの熱スイッチを用いるときには、熱スイッチ駆動部１６０は、電圧を印加して熱スイッチを活性化させる。

駆動制御部１７０は、電圧印加部１５０による各電極１１２Ａ−１１２Ｆへの電圧の印加タイミング及び熱スイッチ駆動部１６０による各熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇの作動タイミングをそれぞれ制御することにより低温側熱交換部１２０と高温側熱交換部１３０との間で熱を伝導させる。

（冷暖房装置の動作）
図２から図６は、図１に示す冷暖房装置１００の動作説明に供する図である。まず、電圧印加部１５０、熱スイッチ駆動部１６０及び駆動制御部１７０の基本的な動作を説明する。

電圧印加部１５０は、電気熱量材料１１４Ａ、１１４Ｃ、１１４Ｅの電極１１２Ａ、１１２Ｃ、１１２Ｅに同時に電圧を印加する。このときには、電圧印加部１５０は、電気熱量材料１１４Ｂ、１１４Ｄ、１１４Ｆの電極１１２Ｂ、１１２Ｄ、１１２Ｆには電圧を印加しない。また、電圧印加部１５０は、電気熱量材料１１４Ｂ、１１４Ｄ、１１４Ｆの電極１１２Ｂ、１１２Ｄ、１１２Ｆに同時に電圧を印加する。このときには、電圧印加部１５０は、電気熱量材料１１４Ａ、１１４Ｃ、１１４Ｅの電極１１２Ａ、１１２Ｃ、１１２Ｅには電圧を印加しない。つまり、電圧印加部１５０は、電極１１２Ａ、１１２Ｃ、１１２Ｅのグループと電極１１２Ｂ、１１２Ｄ、１１２Ｆのグループの２つのグループに交互に電圧を印加する。

熱スイッチ駆動部１６０は、熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｃ、１４０Ｅ、１４０Ｇに同時に電圧を印加する。このときには、熱スイッチ駆動部１６０は、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｄ、１４０Ｆには電圧を印加しない。また、熱スイッチ駆動部１６０は、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｄ、１４０Ｆに同時に電圧を印加する。このときには、熱スイッチ駆動部１６０は、熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｃ、１４０Ｅ、１４０Ｇには電圧を印加しない。つまり、熱スイッチ駆動部１６０は、熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｃ、１４０Ｅ、１４０Ｇのグループと熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｄ、１４０Ｆのグループの２つのグループに交互に電圧を印加する。

駆動制御部１７０は、電圧印加部１５０が電極１１２Ａ、１１２Ｃ、１１２Ｅのグループに電圧を印加するタイミングと、熱スイッチ駆動部１６０が熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｄ、１４０Ｆのグループに電圧を印加するタイミングとを同期させる。また、駆動制御部１７０は、電圧印加部１５０が電極１１２Ｂ、１１２Ｄ、１１２Ｆのグループに電圧を印加するタイミングと、熱スイッチ駆動部１６０が熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｃ、１４０Ｅ、１４０Ｇのグループに電圧を印加するタイミングとを同期させる。

次に、冷暖房装置１００の全体的な動作を説明する。まず、図２に示すように、初期の状態では全ての熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆ、低温側熱交換部１２０及び高温側熱交換部１３０の温度が、たとえば室温の２０℃になっている。

次に、図３に示すように、電圧印加部１５０が電極１１２Ｂ、１１２Ｄ、１１２Ｆのグループに電圧を印加（電極を実線で表示）し、熱スイッチ駆動部１６０が熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｃ、１４０Ｅ、１４０Ｇのグループに電圧を印加（熱スイッチを実線で表示）する。

図３の状態では、電圧を印加しない電気熱量材料１１４Ａ、１１４Ｃ、１１４Ｅの温度が２０℃から５℃下がって１５℃に低下し、電圧を印加した電気熱量材料１１４Ｂ、１１４Ｄ、１１４Ｆの温度が２０℃から５℃上がって２５℃に上昇する。図３の状態では、熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｃ、１４０Ｅ、１４０Ｇが活性化されているので、熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｃ、１４０Ｅ、１４０Ｇを介して温度の高い方から温度の低い方に熱が移動する。つまり、低温熱交換部１２０から電気熱量材料１１４Ａに、電気熱量材料１１４Ｂから１１４Ｃに、電気熱量材料１１４Ｄから１１４Ｅに、電気熱量材料１１４Ｆから高温側熱交換部１３０にそれぞれ熱が移動する。

図３の矢印のように熱が移動すると、図４に示すように、熱生成ユニット１１０の一端に位置する電気熱量材料１１４Ａと低温側熱交換部１２０の温度が１８℃になり、熱生成ユニット１１０の他端に位置する電気熱量材料１１４Ｆと高温側熱交換部１３０の温度が２２℃になる。電気熱量材料１１４Ｂ−１１４Ｅの温度は熱の移動により２０℃になる。

次に、図５に示すように、電圧印加部１５０が電極１１２Ａ、１１２Ｃ、１１２Ｅのグループに電圧を印加（電極を実線で表示）し、熱スイッチ駆動部１６０が熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｄ、１４０Ｆのグループに電圧を印加（熱スイッチを実線で表示）する。

図５の状態では、電圧を印加しない電気熱量材料１１４Ｂ、１１４Ｄの温度が５℃下がって１５℃に、１１４Ｆの温度が５℃下がって１７℃に、電圧を印加した電気熱量材料１１４Ａの温度が５℃上がって２３℃に、１１４Ｃ、１１４Ｅの温度が５℃上がって２５℃になる。図５の状態では、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｄ、１４０Ｆが活性化されているので、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｄ、１４０Ｆを介して温度の高い方から温度の低い方に熱が移動する。つまり、電気熱量材料１１４Ａから１１４Ｂに、電気熱量材料１１４Ｃから１１４Ｄに、電気熱量材料１１４Ｅから１１４Ｆにそれぞれ熱が移動する。

図５の矢印のように熱が移動すると、図６に示すように、熱生成ユニット１１０の電気熱量材料１１４Ａと１１４Ｂの温度が１９℃になり、低温側熱交換部１２０の温度が１８℃になる。また、熱生成ユニット１１０の電気熱量材料１１４Ｅと１１４Ｆの温度が２１℃になり、高温側熱交換部１３０の温度が２２℃になる。電気熱量材料１１４Ｃ、１１４Ｄの温度は２０℃になる。

以上のように、駆動制御部１７０が電圧印加部１５０及び熱スイッチ駆動部１６０の電圧の印加タイミングを一定の周期で繰り返し制御することによって、電気熱量効果により得られた熱が低温側熱交換部１２０から高温側熱交換部１３０に移動する。

図７は、実施形態１に係る冷暖房装置の効果を示すグラフである。図７のグラフに示すように、冷暖房装置１００が動作を開始した後の比較的初期時には、低温側熱交換部１２０と高温側熱交換部１３０との間の温度差は小さい。しかし、時間が経過するにしたがって低温側熱交換部１２０と高温側熱交換部１３０との間の温度差が次第に大きくなっていく。最終的には、長時間経過後の直線で示すように、低温側熱交換部１２０と高温側熱交換部１３０との間の温度差が最大になる。この状態で、低温側熱交換部１２０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１３０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。

以上が、実施形態１に係る冷暖房装置１００の構成と動作である。実施形態１に係る熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆは、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆによる電気熱量効果を最大限に発揮させるために、電極１１２Ａ−１１２Ｆの配置に工夫を凝らしている。また、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆから効率的に熱が移動するように、熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆと熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇの接続構造に工夫を凝らしている。以下に、実施形態１に係る冷暖房装置１００が用いる熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆの構成について詳細に説明する。

（熱生成部材の構成）
実施形態１に係る熱生成部材の構成を詳細に説明する。図８は、実施形態１に係る熱生成部材の断面図である。

実施形態１に係る熱生成部材１１０Ａは、３つの電極１１２Ａによって２つの電気熱量材料１１４Ａを挟み込んでいる。換言すれば、実施形態１に係る熱生成部材１１０Ａは、電極１１２Ａと電気熱量材料１１４Ａとをそれらの厚み方向に交互に積層した構造を有する。なお、熱生成部材１１０Ｂ−１１０Ｆの構成も熱生成部材１１０Ａの構成と同一である。

この場合、電気熱量材料１１４Ａに電気熱量効果を生じさせるためには、図８に示すように、３つの電極１１２Ａにその積層方向に交互に＋（−）、−（＋）の極性の電圧を印加する。たとえば、図７の積層方向最上部に位置する電極１１２Ａに＋の電圧を印加したら、中間に位置する電極１１２Ａに−の電圧を印加し、積層方向最下部に位置する電極１１２Ａに＋の電圧を印加する。電圧は３つの電極１１２Ａに同期して印加する。この電圧の印加により、２つの電気熱量材料１１４Ａが発熱する。

なお、図８に示す熱生成部材１１０Ａは、３つの電極１１２Ａと２つの電気熱量材料１１４Ａで５層構造としてあるが、これに限られず、４つの電極１１２Ａと３つの電気熱量材料１１４Ａで７層構造としても良いし、さらに多くの層構造としても良い。

このように、複数の電極で複数の電気熱量材料を挟む構造を採用すると、電気熱量材料に印加される電界を大きくできることから、電気熱量材料の電気熱量効果を最大限に引き出すことが可能となる。したがって、冷暖房装置の小型化及び軽量化に寄与する。

（熱生成部材の構成の変形例１）
図９は、実施形態１の変形例１に係る熱生成部材の断面図である。

実施形態１の変形例１に係る熱生成部材１１０Ａは、２つのくし型電極１１２によって電気熱量材料１１４Ａを挟み込んでいる。具体的には、電気熱量材料１１４Ａ内にくし状の内側電極１１２Ａａを埋設し内側電極１１２Ａａを外側電極１１２Ａｂで電気熱量材料１１４Ａの外側から束ねた構造を有する。なお、熱生成部材１１０Ｂ−１１０Ｆの構成も熱生成部材１１０Ａの構成と同一である。

この場合、電気熱量材料１１４Ａに電気熱量効果を生じさせるためには、図９に示すように、２つのくし形電極１１２に＋（−）、−（＋）の極性の電圧を印加する。図９のようなくし型電極１１２を用いると、外側電極１１２Ａｂ間、及び、内側電極１１２Ａａ間でそれぞれ電気熱量材料１１４Ａに万遍なく電気熱量効果を生じさせることができる。このため、電気熱量材料１１４Ａの電気熱量効果をより多く生じさせることができる。

図９では、熱生成部材１１０Ａの構造の理解を容易にするために、２つのくし型電極１１２の厚みを厚く描いている。実際には、２つの電極１１２Ａの厚みはかなり薄い。２つの電極１１２Ａの厚みを薄くすればするほど、その分電気熱量材料１１４Ａの厚みを増すことができるので、電気熱量材料１１４Ａの電気熱量効果をより多く生じさせることができる。

また、くし型電極１１２の内側電極１１２Ａａの形状は図９に示すような矩形状には限定されない。たとえば、三角形状であっても良い。さらに、外側電極１１２Ａｂの内表面側（電気熱量材料１１４Ａ側）、内側電極１１２Ａａの外表面側（電気熱量材料１１４Ａ側）に様々な形状の突起を形成しても良い。

図１０は、変形例１に係る熱生成部材と熱スイッチとの接続構造を示す斜視図である。

熱生成部材と熱スイッチとの接続構造を、熱生成部材１１０Ｂ、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｃを例示して説明する。

図１０に示す熱生成部材１１０Ｂの構成は、図９に示す熱生成部材１１０Ａの構成と同一である。熱生成部材１１０Ｂを熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃと接続するとき、熱生成部材１１０Ｂの外側電極１１２Ｂｂは図示のように上下方向に位置させる。熱生成部材１１０Ｂの外側電極１１２Ｂｂをこのように位置させて、熱生成部材１１０Ｂを熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃで両側から挟み込む。つまり、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｃは、熱生成部材１１０Ｂの、外側電極１１２Ｂｂが配置されていない面の内、内側電極１１２Ｂａが配置されている面に対向するように配置される。

熱生成部材１１０Ｂと熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃとの接続構造を上記のようにすることによって、電気熱量材料１１４Ｂで生成された熱が、くし型電極１１２に邪魔されることなく熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃに効率的に伝達される。

なお、熱生成部材１１０Ａと熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｂとの接続構造、熱生成部材１１０Ｃ−１１０Ｅと熱スイッチ１４０Ｃ−１４０Ｆとの接続構造、熱生成部材１１０Ｆと熱スイッチ１４０Ｆ、１４０Ｇとの接続構造も熱生成部材１１０Ｂと熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃとの接続構造と同一である。

以上のように、くし型電極１１２を用いて熱生成部材を構成し、熱生成部材を図１０に示すように隣り合う熱スイッチと接続することによって、電気熱量材料の電気熱量効果をより多く生じさせることができ、電気熱量効果で生じた熱を効果的に伝達できる。したがって、冷暖房装置の小型化及び軽量化に寄与する。

（熱生成部材の構成の変形例２）
図１１は、実施形態１の変形例２に係る熱生成部材の断面図である。変形例２に係る熱生成部材１１０Ａは、図９に示す実施形態１の変形例１に係る熱生成部材１１０Ａを断熱する機能を備える。すなわち、外側電極１１２Ａｂの外表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置している。

断熱絶縁材料１１６Ａは、たとえば、グラスウールで構成する。しかし、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム等の断熱性材料を使用しても良い。断熱絶縁材料１１６Ａが形成する断熱層は、１つの材料で単層構造としても良く、複数の材料を用いて複層構造としても良い。

外側電極１１２Ａｂの外表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置すると、電気熱量材料１１４Ａで生成された熱が外側電極１１２Ａｂから外側に伝達されるのを防止することができ、熱生成部材１１０Ａからの熱を無駄なく伝達させることができる。

（熱生成部材の構成の変形例３）
図１２は、実施形態１の変形例３に係る熱生成部材の断面図である。変形例３に係る熱生成部材１１０Ａは、図９に示す実施形態１の変形例１に係る電気熱量材料１１４Ａを内部で断熱する機能を有する。すなわち、外側電極１１２Ａｂの内表面及び内側電極１１２Ａａの外表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置している。

外側電極１１２Ａｂの内表面及び内側電極１１２Ａａの外表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置すると、電気熱量材料１１４Ａで生成された熱が外側電極１１２Ａｂ及び内側電極１１２Ａａを介して外部に伝達するのを防止することができ、熱生成部材１１０Ａからの熱を無駄なく伝達させることができる。

この場合の断熱絶縁材料１１６Ａの厚みはできるだけ薄くすることが望ましい。電気熱量材料１１４Ａの体積が減少すると電気熱量効果で得られる熱が少なくなるからである。断熱性を確保しつつ所望の電気熱量効果を得るためには、変形例２と変形例３を組み合わせることが好ましい。

（熱生成部材の構成の変形例４）
図１３は、実施形態１の変形例４に係る熱生成部材の断面図である。変形例４に係る熱生成部材１１０Ａは、図９に示す実施形態１の変形例１に係る熱生成部材１１０Ａにおいて、図１０のように接続する熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃへの熱伝導性を改善する。

実施形態１の変形例４に係る熱生成部材１１０Ａは、電気熱量材料１１４Ａに埋設された内側電極１１２Ａａ同士の間に、内側電極１１２Ａａに沿わせるようにして、熱伝導部材１１８Ａを配置する。

なお、熱伝導部材１１８Ａの材料としては、アルミニウム、銅、カーボンナノチューブ、グラフェンなどを用いる。

この場合の熱伝導部材１１８Ａの厚みはできるだけ薄くすることが望ましい。電気熱量材料１１４Ａの体積が減少すると電気熱量効果で得られる熱が少なくなるからである。

熱伝導部材１１８Ａを電気熱量材料１１４Ａ内に埋設させると、電気熱量材料１１４Ａが生成した熱を熱伝導部材１１８Ａが効率的に吸収し、速やかに取り出すことができる。したがって、電気熱量材料１１４Ａが生成した熱及び熱伝導部材１１８Ａが吸収した熱を外部に逃がすことなく、図１０のように接続する熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃに効率的に伝達できる。

以上のように、実施形態１に係る冷暖房装置１００は、熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆが以上のような構成を有しているので、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆが生成した熱を熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇに無駄なく効率的に伝達させることができる。その結果、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆの電気熱量効果を最大限に引き出すことが可能となる。したがって、冷暖房装置の小型化及び軽量化に寄与する。

〔実施形態２〕
次に、実施形態２に係る冷暖房装置について説明する。実施形態２に係る冷暖房装置の構成及び動作は、実施形態１に係る冷暖房装置１００の構成及び動作と同一である。

しかし、実施形態２に係る熱生成部材の構成は実施形態１に係る熱生成部材の構成とは異なる。次に、実施形態２に係る冷暖房装置が用いる熱生成部材の構成について詳細に説明する。

（熱生成部材の構成）
実施形態２に係る熱生成部材の構成を詳細に説明する。図１４は、実施形態２に係る熱生成部材の断面図である。

実施形態２に係る熱生成部材１１０Ａは、２つの電極１１２Ａによって電気熱量材料１１４Ａを挟み込んでいる。換言すれば、熱生成部材１１０Ａは、電気熱量材料１１４Ａを対向する両側の面から電極１１２Ａが挟んでいる構造を有する。なお、熱生成部材１１０Ｂ−１１０Ｆの構成も熱生成部材１１０Ａの構成と同一である。

この場合、電気熱量材料１１４Ａに電気熱量効果を生じさせるためには、図１４に示すように、２つの電極１１２Ａの積層方向に＋（−）、−（＋）の極性の電圧を印加する。この電圧の印加により、電気熱量材料１１４Ａが発熱する。

図１４に示すような構造とすることにより、電気熱量材料１１４Ａの構造が単純になり、製造がしやすくなる。

図１５は、実施形態２に係る熱生成部材と熱スイッチとの接続構造を示す斜視図である。

熱生成部材と熱スイッチとの接続構造を、熱生成部材１１０Ｂ、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｃを例示して説明する。

図１５に示す熱生成部材１１０Ｂの構成は、図１４に示す熱生成部材１１０Ａの構成と同一である。熱生成部材１１０Ｂを熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃと接続するとき、熱生成部材１１０Ｂの電極１１２Ｂは図示のように上下方向に位置させる。熱生成部材１１０Ｂの電極１１２Ｂをこのように位置させて、熱生成部材１１０Ｂを熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃで両側から挟み込む。つまり、熱スイッチ１４０Ｂ、１４０Ｃは、電極１１２Ｂが配置されていない熱生成部材１１０Ｂの対向する面に配置される。

熱生成部材１１０Ｂと熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃとの接続構造を上記のようにすることによって、電気熱量材料１１４Ｂで生成された熱が熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃに効率的に伝達される。

なお、熱生成部材１１０Ａと熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｂとの接続構造、熱生成部材１１０Ｃ−１１０Ｅと熱スイッチ１４０Ｂ−１４０Ｆとの接続構造、熱生成部材１１０Ｆと熱スイッチ１４０Ｆ、１４０Ｇとの接続構造も熱生成部材１１０Ｂと熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃとの接続構造と同一である。

（熱生成部材の構成の変形例１）
図１６は、実施形態２の変形例１に係る熱生成部材の断面図である。変形例１に係る熱生成部材１１０Ａは、図１４に示す実施形態２に係る熱生成部材１１０Ａを断熱する機能を備える。すなわち、電極１１２Ａの外表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置している。

断熱絶縁材料１１６Ａは、たとえば、グラスウールで構成する。しかし、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォーム等の断熱性材料を使用しても良い。

電極１１２Ａの外表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置すると、電気熱量材料１１４Ａで生成された熱が電極１１２Ａから外側に伝達されるのを防止することができ、熱生成部材１１０Ａからの熱を無駄なく伝達させることができる。

（熱生成部材の構成の変形例２）
図１７は、実施形態２の変形例２に係る熱生成部材の断面図である。変形例２に係る熱生成部材１１０Ａは、図１６に示す実施形態２の変形例１に係る電気熱量材料１１４Ａを内側で断熱する機能を有する。すなわち、電極１１２Ａの内表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置している。

電極１１２Ａの内表面に断熱絶縁材料１１６Ａを配置すると、電気熱量材料１１４Ａで生成された熱が電極１１２Ａを介して外部に伝達するのを防止することができ、熱生成部材１１０Ａからの熱を無駄なく伝達させることができる。

（熱生成部材の構成の変形例３）
図１８は、実施形態２の変形例３に係る熱生成部材の断面図である。変形例３に係る熱生成部材１１０Ａは、図１４に示す実施形態２に係る熱生成部材１１０Ａにおいて、図１５のように接続する熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃへの熱伝導性を改善する。

実施形態２の変形例３に係る熱生成部材１１０Ａは、電気熱量材料１１４Ａに埋設された熱伝導部材１１８Ａを配置する。熱伝導部材１１８Ａを電気熱量材料１１４Ａ内に埋設させると、電気熱量材料１１４Ａが生成した熱を熱伝導部材１１８Ａが効率的に吸収し、速やかに取り出すことができる。

なお、熱伝導部材１１８Ａの材料としては、アルミニウム、銅、カーボンナノチューブ、グラフェンなどを用いる。

電気熱量材料１１４Ａが生成した熱及び熱伝導部材１１８Ａが吸収した熱は、図１４のように接続する熱スイッチ１４０Ｂ及び１４０Ｃに効率的に伝達される。

以上のように、実施形態２に係る冷暖房装置は、熱生成部材１１０Ａ−１１０Ｆが以上のような構成を有しているので、電気熱量材料１１４Ａ−１１４Ｆが生成した熱を熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇに無駄なく効率的に伝達させることができる。

実施形態１及び２に係る冷暖房装置に用いる熱スイッチ１４０Ａ−１４０Ｇは、アルミニウム、銅、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの材料を用いて形成され、電圧が印加されると活性化して熱抵抗が低下し、電圧が印加されていないときには不活性化して熱抵抗が大きくなる。

実施形態１及び２では、電圧を印加すると熱抵抗が低下するタイプの熱スイッチを例示したが、熱スイッチとしては、下記に示すような様々なタイプのものを使用することができる。

図１９から図３１は、本発明に係る冷暖房装置に用いることができる様々な熱スイッチの形態を示す。熱スイッチは、たとえば、電気、磁場を印加することで熱伝導率が大きく変化する材料やデバイス、また、電気濡れ効果で液体金属の出し入れによる熱伝導率を変化させるものなどがある。

＜熱スイッチの形態１＞
図１９は熱スイッチの形態１を説明するための説明図である。図１９に示す熱スイッチは、磁場を印加することで熱伝導率が大きく変化する材料を用いている。

図１９に示すように、熱生成部材１１０Ａの対向する両面に熱スイッチ１４０Ａと１４０Ｂが配置されている。熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｂは、熱生成部材１１０Ａの対向する両面に接合または接着によって一体化する。熱生成部材１１０Ａの両隣には低温側熱交換部１２０と熱生成部材１１０Ｂが存在する。熱スイッチ１４０Ａは低温側熱交換部１２０と熱生成部材１１０Ａに接合または接着され、熱スイッチ１４０Ｂは熱生成部材１１０Ａと熱生成部材１１０Ｂに接合または接着される。したがって、低温側熱交換部１２０、熱スイッチ１４０Ａ、熱生成部材１１０Ａ、熱スイッチ１４０Ｂ、熱生成部材１１０Ｂは一体化する。

熱スイッチ１４０Ａと１４０Ｂは、９テスラ程度の磁気が印加されると、印加される前よりも熱伝導率が大きくなる。熱伝導率の大きさの変化は、１００倍から３０００倍の範囲である。したがって、熱スイッチ１４０Ａと１４０Ｂは、磁気が印加されなければ熱伝導率は極めて小さくなり、接続されている低温側熱交換部１２０、熱生成部材１１０Ａ、熱生成部材１１０Ｂの間では熱を伝導しない。一方、熱スイッチ１４０Ａと１４０Ｂは、磁気が印加されると熱伝導率は極めて大きくなり、接続されている低温側熱交換部１２０、熱生成部材１１０Ａ、熱生成部材１１０Ｂの間で熱が伝導する。

図１９に示すように、熱スイッチ１４０Ａと１４０Ｂは、磁気の印加、除去によって絶縁体、金属に相転移する転移体を含む。転移体は、少なくとも１種類以上の電荷整列絶縁体を含む。したがって、転移体に磁気を印加すると金属に相転移して熱伝導率が相対的に大きくなる。また、転移体から磁気を除去すると絶縁体に相転移して熱伝導率が相対的に小さくなる。

図１９の場合、熱スイッチ１４０Ａには永久磁石２による磁気が印加されていないので、熱スイッチ１４０Ａは絶縁体としての性質を持ち、伝導電子が流れ難くなって、低温側熱交換部１２０と熱生成部材１１０Ａとの間では熱が伝導しない。一方、熱スイッチ１４０Ｂには、永久磁石２によって磁気が印加されているので、熱スイッチ１４０Ｂは金属としての性質を持ち、伝導電子が流れやすくなって、熱生成部材１１０Ａと熱生成部材１１０Ｂとの間で熱が伝導する。一般的に固体の熱伝導は、フォノンおよび伝導電子が担っていることが知られている。すなわち、ここでは伝導電子の流れを磁気によって制御している。

＜熱スイッチの形態２＞
図２０は熱スイッチの形態２を説明するための説明図である。

熱スイッチの形態２に係る熱スイッチ１４０Ｂは、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂ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の一方の面は熱生成部材１１０Ａの一方の面に接合または接着によって取り付ける。電極３１Ｂの一方の面は熱生成部材１１０Ｂの一方の面に接合また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の他方の面に接合または接着によって取り付ける。したがって、熱生成部材１１０Ａ、熱スイッチ１４０Ｂ、熱生成部材１１０Ｂは一体化される。

電極３１Ａ、３１Ｂは導電性の良好なアルミニウムや銅などの金属（金属単体または合金でも良い）を用いる。熱生成部材１１０Ａ、１１０Ｂ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。

電極３１Ａ、３１Ｂを熱生成部材１１０Ａ、１１０Ｂおよび金属／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。たとえば、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。

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、ＬａＴｉＯ_３、ＳｒＲｕＯ_４、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および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。ここでは、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。

図２０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、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂ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、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂとの間の熱の移動が阻止される。したがって、熱スイッチ１３０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。

＜熱スイッチの形態３＞
図２１は熱スイッチの形態３を説明するための説明図である。

熱スイッチの形態３に係る熱スイッチ１４０Ｂは、熱スイッチの形態２で説明した熱スイッチ１４０Ｂ（図２０）に、さらに補助電極３３Ａ、３３Ｂを追加している。その他の構成および動作は熱スイッチの形態２と同様である。

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。

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、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂ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。

＜熱スイッチの形態４＞
図２２は熱スイッチの形態４を説明するための説明図である。

熱スイッチの形態４に係る熱スイッチ１４０Ｂは、電極３１Ａと３１Ｂを、金属／絶縁相転移体３２と熱生成部材１１０Ａ、１１０Ｂ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。その他の構成および動作は熱スイッチの形態２と同様である。

したがって、金属／絶縁相転移体３２は、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂに直接取り付ける。金属／絶縁相転移体３２と熱生成部材１１０Ａ、１１０Ｂ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。

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。

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、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂ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。

熱スイッチの形態２、３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。熱スイッチの形態４の場合には、金属／絶縁相転移体３２を熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂ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、本実施形態に係る熱スイッチ３０の熱伝導率は、熱スイッチの形態２、３の場合と比較して、大きくなる。

＜熱スイッチの形態５＞
図２３は熱スイッチの形態５を説明するための説明図である。

熱スイッチの形態５に係る熱スイッチ１４０Ｂは、金属／絶縁相転移体（３２）を熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂに直接取り付け、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂに直流電圧を印加できるようにしたものである。金属／絶縁相転移体と熱生成部材１１０Ａ、１１０Ｂ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。その他の構成および動作は熱スイッチの形態２と同様である。

熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂ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、熱スイッチの形態４の場合と同様に、熱スイッチ１４０Ａ、１４０Ｂの熱伝導率は、熱スイッチの形態２、３の場合と比較して、大きくなる。

＜熱スイッチの形態６＞
図２４は熱スイッチの形態６を説明するための説明図である。

熱スイッチの形態６は、熱スイッチ１４０Ｂに絶縁体３４を追加している。具体的には、図２４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２４では、図２０の構成に絶縁体３４を追加しているが、図２１〜２３の構成に対して絶縁体３４を追加しても良い。その他の構成および動作は熱スイッチの形態２と同様である。

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。

＜熱スイッチの形態７＞
図２５は熱スイッチの形態７を説明するための説明図である。

熱スイッチの形態７は、熱スイッチの形態４に係る図２２の熱スイッチ１４０Ｂ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、誘電体およ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。その他の構成および動作は熱スイッチの形態４と同様である。

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。

熱スイッチの形態２〜７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スイッチ１４０Ｂ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。したがって、熱スイッチ自身を移動させて、熱交換器と磁性体の間、磁性体同士の間を挿脱させる必要がなくなるため、熱スイッチの耐久性が向上し、同時に信頼性も向上する。

＜熱スイッチの形態８＞
図２６は熱スイッチの形態８における熱スイッチの構成を説明するための熱スイッチ部分の断面図である。図２７は熱スイッチの形態８における熱スイッチの構成を説明するための熱スイッチ部分の平面図（図２６の矢視Ａの図）である。

本形態の熱スイッチは、電気濡れ（エレクトロウェッティング）効果を利用したものである。ここでは、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂとの間に設けられた熱スイッチ１４０Ｂを例に説明する。

熱スイッチ１４０Ｂは、熱生成部材１１０Ａに接する第１電極構造体７１と、熱生成部材１１０Ｂに接する第２電極構造体８１と、第１電極構造体７１および第２電極構造体８１の間の隙間９０と、この隙間９０に出し入れされる液体金属９５とを有する。また、隙間９０の一端には、液体金属９５を収容する液溜まり７７を有する。なお、隙間９０において、液溜まり７７を設けた一端の反対側の端部は開放端９２となっている。

第１電極構造体７１と第２電極構造体８１は、同じ構造を有していて、隙間９０を中心線とする対称構造である。第１電極構造体７１は、熱生成部材１１０Ａ側から順に、第１電極７２、誘電体７３、第２電極７４、撥液コート層７５を有する。第２電極構造体８１も同様に、熱生成部材１１０Ｂ側から順に、第１電極７２、誘電体７３、第２電極７４、および撥液コート層７５を有する。つまり、隙間９０を中心としてみれば、第１電極構造体７１も第２電極構造体８１も、隙間９０側から順に撥液コート層７５、第２電極７４、誘電体７３、第１電極７２となるように配置されている。

熱生成部材全体の下部には、下部基板７６を有する。この下部基板７６内に、隙間９０に連通した液溜まり７７を有している。

第２電極７４は、液溜まり７７内部にまで入っていて、液体金属９５と電気的に導通することができるようになっている。一方、第１電極７２は液溜まり７７からは絶縁されている。すなわち、第１電極７２は液体金属９５と絶縁されているのである。

これにより、第１電極７２と第２電極７４は、その間にある誘電体７３を介したキャパシター構造となっていて、これがそのまま液体金属９５と第１電極７２のキャパシターとして作用することになる（詳細後述）。

第１電極構造体７１と第２電極構造体８１の上部には、それぞれ第１および第２電極７２、７４から導かれた配線が形成される上部基板４０を有する。上部基板４０は、第１電極構造体７１側と第２電極構造体８１側とで、隙間９０の延長によって分離、絶縁され、第１電極構造体７１および第２電極構造体８１と同様に隙間９０によって対称な同じ構造である。上部基板４０は、それぞれ第１電極７２からの第１配線４１と、第２電極７４からの第２配線４２が絶縁層４３によって絶縁されている。第１および第２配線４１および４２は、この熱スイッチ１４０Ｂを制御するための制御装置（不図示）に接続されている。そして制御装置が、磁気の移動に同期して、この熱スイッチ１４０Ｂによる熱伝達状態と断熱状態を切り替えている。

以下さらにこの熱スイッチ１４０Ｂ各部を詳細に説明する。

第１電極７２および第２電極７４は、たとえば、銅、アルミニウムなど、導電性のものであれば、特に限定されない。第１電極７２および第２電極７４の形状はともに同じであり、隙間９０の大きさ（隙間の間隔を除く）と一致する電極板となっている。

誘電体７３は、第１電極７２と第２電極７４の間にあって、たとえば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜など、誘電体７３であれば特に限定されない。誘電体７３の形状は第１電極７２および第２電極７４と同じ大きさであり、第１電極７２と第２電極７４が短絡しない形状となっている。

撥液コート層７５は、液体金属９５に対して撥液性を有する。また、撥液コート層７５は、導電性であることが好ましい。このような撥液コート層７５に用いる材料とは、たとえば、導電性酸化膜、導電性ガラス材、導電性セラミックス材、グラフェンなどが好ましい。

このように、撥液コート層７５が液体金属９５に対して撥液性となっていることで、電気を印加していない状態では、液体金属９５が容易に液溜まり７７内に収納されるようになる。また、導電性を有することで、第２電極７４に流した電気を液体金属９５に直接流すことができて効率がよい。また、第２電極７４に電気を流して液体金属９５を第１電極構造体７１と第２電極構造体８１の間の隙間９０に充填する際に、液溜まり７７内を空にできるので、液体金属９５使用量を少なくすることができる。

なお、液溜まり７７内に常に液体金属９５の一部が残留して、第２電極７４から液体金属９５に電気を流すことができれば、撥液コート層７５は撥液性を有するだけで、導電性のないものであってもよい。また、第２電極７４の隙間９０側の表面に極薄いシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁性の撥液性部材を形成してもよい。極薄いシリコン酸化膜やシリコン窒化膜であれば、これらが介在していても第２電極７４に電気を流したときにトンネル効果によって、液体金属９５に電気を流すことができる。

このような部材によって構成される撥液コート層７５の形状は第２電極７４を覆う大きさである。

さらに、第２電極７４自体を導電性で、かつ、その表面が撥液性となる部材を用いてもよい。つまり第２電極７４自体を導電性酸化膜、導電性ガラス材、導電性セラミックス材、グラフェンなどによって形成するのである。この場合、第２電極７４の隙間側表面に、撥液コート層を設ける必要がなくなる。

下部基板７６は、少なくとも第１および第２電極７２、７４との間で絶縁されているものであればよい。たとえば、全体が絶縁性を有する材料として、エポキシ基板、フェノール基板、ＡＢＳ樹脂基板などが用いられる。そして、これら基板に液溜まり７７を設ける。この場合、液体金属９５を液溜まり７７内に収納しやすいように、液溜まり内壁面を親液性にする。親液性を持たせるためには、液溜まり壁面に金属膜７９（たとえば銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属膜）を形成することが好ましい。

また、下部基板７６としては、たとえばシリコン基板を用いることもできる。シリコン基板を用いた場合、まず液溜まり７７の形成後、液溜まり７７内部の壁面表面を含めて、すべての表面をシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などにより絶縁層（不図示）を形成する。そして、液溜まり７７内に親液性を持たせるために金属膜７９（たとえば銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属膜、さらにシリコン基板とした場合は導電性を付与したポリシリコンなどでもよい）を形成することが好ましい。

液溜まり７７内に形成した金属膜７９は第２電極７４と導通するようにしてもよい。

なお、液溜まり７７内の金属膜７９はなくてもよい。上述したとおり、液溜まり７７内の金属膜７９は、液溜まり７７内壁面を親液性にすることで液体金属９５が下がったときに、液体金属９５が液溜まり７７内に収納されやすくするためのものである。このため、液溜まり７７の大きさが十分に大きく、液溜まり７７内壁面が親液性でなくても液体金属９５の収納がスムーズにゆく場合には金属膜７９はなくてもよい。

さらに、下部基板７６の液溜まり７７には、液体金属９５が漏れ出ない程度の空気穴９３が設けられている（空気穴９３の機能については後述）。

上部基板４０は、第１電極構造体７１側と第２電極構造体８１側で同じ構成であり、第１電極７２と電気的に接続された第１配線４１と、第２電極７４と電気的に接続された第２配線４２と、これらを絶縁分離する絶縁層４３を有する。また、すでに説明したように、第１電極構造体７１側と第２電極構造体８１側は隙間９０によって絶縁、分離されているため、当然に上部基板４０も第１電極構造体７１側と第２電極構造体８１側でそれぞれ分離して同じ構成となるように設けられている。また、各第２配線４２の隙間９０に面した部分は、撥液コート層７５が形成されている。また、隙間９０部分は、上から見ると、図２７に示すように、撥液コート層７５が隙間９０を取り囲むように形成されており、隙間９０の側面部分７５ａから液体金属９５が漏れないようになっている。なお、隙間９０の側面部分７５ａには、図示しないが、撥液コート層７５の外側に、隙間の側面部分（または熱生成部材１１０Ａの側面を含めた側面全体）を覆う構造体（不図示）があってもよい。このような構造体は、たとえば樹脂やセラミックなど非磁性、非導電性の部材が好ましい。

上部基板４０で配線が対向した部分（図２６中の丸で囲った部分）は、開放端９２となっていて、液体金属９５の移動によって隙間９０内の圧力が上ったり下がったりしないようになっている。このため液体金属９５は、スムーズに隙間９０内を移動できる。

上部基板４０に用いられる配線４１、４２は、第１および第２電極７２および７４と同じく、銅、アルミニウムなどである。一方、絶縁層４３は、少なくとも誘電体７３よりも誘電率の低い絶縁体（絶縁材）が好ましい。

配線４１、４２は、第１および第２電極７２および７４に対して電圧を印加するための配線である。このため配線が対向した部分（図２６中の丸で囲った開放端９２近傍部分）でも、第１および第２電極７２および７４と同じ電圧がかかる。そうすると、上部基板４０の絶縁層１１３として誘電率の高い材料が用いられていると、この部分でも液体金属９５と配線４２との間がキャパシター構造となってしまう。そうすると液体金属９５が上昇してきたときに、その勢いで、丸で囲んだ部分からさらに上にまで液体金属９５が来て、吐出してしまう虞がある。これを防ぐために、この配線４２同士が隙間９０を介して向き合う部分では、誘電率が低い絶縁材を用いることで、液体金属９５がこの配線４２同士が対向する部分の隙間９０に入ってくるのを防止している。

具体的には、たとえば、半導体装置において使用されている、いわゆるＬｏｗ−ｋ材料を使用することができる。たとえばシリコン酸化物にフッ素や炭素を添加したもの、有機ポリマーなどがある。そのほか、第１および第２電極７２、７４の間に用いた誘電体７３よりも誘電率が低い材料であればよい。これらＬｏｗ−ｋ材料であってもよい。これらのＬｏｗ−ｋ材料は、ＳｉＯ２の比誘電率４．２〜４．０に対して、比誘電率３．０以下であることが知られている。

なお、絶縁体である絶縁層４３を配置する開放端９２近傍部分は、配線４２および４３が絶縁される厚みであるが、たとえば隙間上端から誘電体７３の厚み程度の厚さ分もあれば、液体金属９５が上がってきたときに上端から吐出することはない。

そして、液体金属９５（導電性流体と称されることもある）は、少なくともこの冷暖房装置が使用される温度範囲において液体の金属である。たとえば、ガリウム、インジウム、スズの共晶合金であるガリンスタンを用いることができる。ガリンスタンは、常温で液体の金属であり、ガリウム、インジウム、スズの組成よって融点が異なる。たとえば、ガリウム６８．５％、インジウム２１．５％、スズ１０％のガリンスタンは、融点：−１９℃、沸点：１３００℃以上、比重：６．４４ｇ／ｃｍ^３、粘度：０．００２４Ｐａ・ｓ（ａｔ２０℃）、熱伝導率：１６．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。そのほかにも、周知の様々な液体金属９５を用いてもよく、熱伝達率が高いものが好ましい。

次に、このように構成された熱スイッチ１４０Ｂの作用を説明する。

本形態の熱スイッチ１４０Ｂにおいては、熱スイッチ部としての機能を隙間９０と液溜まり７７の間を行き来する液体金属９５により行っている。そして、液体金属９５を隙間９０と液溜まり７７の間を行き来させるためには、エレクトロウェッティングを用いている。エレクトロウェッティングによる液体金属９５の移動自体には、公知であり、たとえば、特開２００７−１０３３６３号公報などに開示されるので、ここでは本形態の理解のために必要な原理について説明する。

図２８はエレクトロウェッティングの原理を説明するための説明図である。

エレクトロウェッティングは、電極板３００上に設けられた誘電体３０１の表面に液体金属９５（ここでは液滴として示した）を乗せ、電極板３００と液体金属９５の間に電圧を印加することで、誘電体表面における液体金属９５との濡れ性を制御する技術である。

電極板３００と液体金属９５との間は誘電体３０１を介してキャパシターが形成されている。図２８Ａに示すように、電極板３００と液体金属９５との間に電圧を印加すると、このキャパシターの静電エネルギーが変化（増加）して、それに相当する液体金属９５の表面エネルギーが減少し、液体金属９５の表面張力が低下する。これにより液体金属９５の表面に対する接触角度θが変化する。ここで接触角度θとは、液体金属９５が乗っている誘電体３０１の表面における液体金属表面とのなす角をいう。この接触角度θは、液体金属９５の表面張力に応じて０°〜１８０°の範囲で変化する。

ここで図２８Ａに示すように（電圧印加時）、接触角度θが、０°から９０°までは、液体金属９５に対する表面の濡れ性がよい状態、すなわち親液性のある状態である。一方、図２８Ｂに示すように（電圧印加無しのとき）、接触角度θは、９０°を超えて１８０°であり、これが濡れ性の悪い状態、すなわち撥液性の状態である。このように誘電体表面に置いた液体金属９５の接触角度θを、電圧の印加によって変更できるのがエレクトロウェッティングである。

図２９は隙間における液体金属の移動を説明するための説明図で、隙間における液体金属部分の拡大図である。

本形態では、液体金属９５が移動する表面は、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂの間の隙間９０に対向するように設けられた撥液コート層７５である。この撥液コート層７５は、すでに説明したとおり、液体金属９５に対する撥液性を有する。このため、第１および第２電極７２、７４の間に電圧を印加しなければ、図２９Ａに示すように、液体金属９５は、撥液コート層７５の表面においてその接触角度は９０°以上となって撥液性（疎液性ともいう）となっている。

このように液体の接触面（撥液コート層７５の表面）と接触角度が９０°以上となることで、図２９Ａに示したように、液体金属９５の液面は、中央部分が凸となって、液体金属９５の撥液コート層７５表面との接触部分が下がった状態になる。このため液体金属９５が撥液コート層７５表面を伝って行く力が働かなくなり、液体金属９５が毛細管現象によって上昇してしまうことはない。

この状態は、熱スイッチ全体としては図２６に示した状態であり、液体金属９５は、液溜まり７７内にあって、隙間９０は空気により満たされている。したがって、この空気で満たされた隙間９０によって熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂの間は断熱状態となる。

一方、熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂのそれぞれにある第１電極７２と第２電極７４の間に電圧を印加すると、第１電極７２と第２電極７４の間にある誘電体７３が分極して静電エネルギーが変化（増加）する。このとき第２電極７４と液体金属９５とは電気的導通がとられているため、結果的に、液体金属９５と第１電極７２とが誘電体７３を介してキャパシター構造となっている。この構造はエレクトロウェッティングの原理を説明した図２２の電極板３００と誘電体３０１を介した液体金属９５とによるキャパシター構造と同様の構造ということである。

このため、第１電極７２と第２電極７４の間に電圧を印加したことで、液体金属９５の表面エネルギーが増加して、それに伴い撥液コート層７５（誘電膜）表面における液体金属９５の表面張力が減少し、濡れ性がよくなる。そうすると、図２９Ｂに示すように、撥液コート層７５表面に接している液体金属９５表面の接触角度θが９０°以下になる。これにより、液体金属９５自体の表面張力は失われるものの、隙間９０を登ってゆく張力が働くことになる。図２９Ｂにおけるｈがもとの液面に位置（図２９Ａ）からの上昇量である。なお、図２９においてｄは隙間の間隔である。

図３０は、図２６と同じ部分の断面図であり、液体金属９５が隙間９０を上がってきた状態、すなわち熱伝達状態を示している。

図示するように、液体金属９５は隙間９０の頂上である上部基板４０の位置まで到達する。上部基板４０の隙間部分ではすでに説明したように、上部基板４０の第１配線１１１と第２配線４２の間には誘電体が存在しない（または誘電率が低い）。このため、この部分での静電エネルギーはほとんど変化しないため、上昇した液体金属９５の濡れ性はよくならないので、これ以上液体金属９５が上昇することはない。

そして、液体金属９５が上昇したことにより、隙間９０は液体金属９５で満たされて熱生成部材１１０Ａと１１０Ｂ間の熱の伝達が起きて熱伝達状態になる。

このようにして本形態の熱スイッチ１４０Ｂでは、エレクトロウェッティングにより熱スイッチ１４０Ｂに設けた隙間９０に液体金属９５が充填された熱伝達状態と、隙間９０から液体金属９５を排除した断熱状態を、電気的に制御することができるのである。

熱スイッチ１４０Ｂを構成する各部の好ましいサイズは、ガリンスタンを液体金属９５として用いた場合、隙間９０の間隔が１０μｍ〜５０μｍが好ましいものとなる。下限値を１０としたのは、この程度の隙間９０をあけることで、液体金属９５が下がって隙間９０内に空気が入ったときに十分な断熱性を有するようにするためである。一方、上限の５０μｍは、液体金属９５が上がって隙間９０を満たした場合の熱伝達性能を保つためである。

なお、図３０に示したように、液体金属９５が隙間９０を上昇すると液溜まり７７内から液体金属９５が出てゆくことになる。このとき、仮に液溜まり７７が密閉状態だと、液溜まり７７内部が負圧（真空）になるため液体金属９５が液溜まり７７から隙間９０に出て行きづらくなる。そこで、本形態では、液溜まり７７の下部端に空気穴９３を設けたのである。空気穴９３の大きさは液体金属９５が漏れ出ない程度でかつ空気の流入、流出が起こる程度の大きさとする。なお、空気穴９３の位置は、液溜まり７７の下部端以外であってもよく、液体金属９５が液溜まり７７から隙間９０に出て行きやすくなるように配置されていればよい。

ここで、本形態においては、隙間９０を介して対向する第１および第２電極構造体７１および８１は、それぞれ第１電極７２と第２電極７４を、誘電体７３を介して平行に設けている。このうち、エレクトロウェッティングの作用しているのは、第１電極７２、液体金属９５、およびその間の誘電体７３によって構成されるキャパシターである。このため、エレクトロウェッティングの原理としては、液体金属９５に電圧を印加することができれば、第２電極７４はなくてもよい。たとえば、下部基板を通して、液体金属と電気的に接続される電極を設けるなどである。この場合、第２電極は隙間内に存在しないので、隙間の対向する面は誘電体となり、液体金属に対して撥液性があるので、撥液コート層もなくてよい。

ただし、このようにした場合（第２電極を省略した場合）、キャパシター構造としては、第１電極７２の対向電極となる液体金属９５が移動するため、電極面積が増減することになる。このため、エレクトロウェッティング作用を起こさせる誘電体での静電エネルギーも増減してしまうことになる。したがって、同じ電圧を印加していても液体金属の上昇量によってエレクトロウェッティング作用により液体金属を移動させる力が変わって、液体金属の上昇速度が変化するおそれがある。

本形態では、第１電極７２と第２電極７４を、誘電体７３を介して平行に設けているので、第１電極７２と第２電極７４によるキャパシターの大きさは、液体金属９５の移動によって変化しない。したがって、同じ電圧の印加でも、液体金属の移動によって液体金属の移動速度が変化したりせず安定的に熱伝達と断熱を切り替えることができる。なお、第２電極を省略した場合でも、液体金属の移動速度が若干不安定になるおそれはあるものの、第２電極を設けた場合と同様に、熱伝達と断熱の切り替えは可能である。

＜熱スイッチ部の形態９＞
図３１は熱スイッチの形態９における熱スイッチ１４０Ｂの構成を説明するための平面図であって、図２６中の矢視Ａに相当する方向から見た図である。

本形態の熱スイッチ１４０Ｂもまた、電気濡れ（エレクトロウェッティング）効果を利用したものである。したがって、熱スイッチ部の形態８の変形例となる。

熱スイッチ部の形態９は、熱スイッチ１４０Ｂの隙間９０に第１電極構造体７１側と第２電極構造体８１側のそれぞれの壁面、すなわち撥液コート層７５の表面にブレード８２を配置したものである。このブレード８２は、下部基板７６の液溜まり７７から上部基板１００方向に垂直に延びており、第１電極構造体７１側のブレード８２と第２電極構造体８１側のブレード８２は互い接触しない幅となっている。ブレード８２自体は、たとえば撥液コート層７５の材料をそのままブレード８２の構造となるように形成するとよい。そのほかの構成は、熱スイッチ部の形態８と同じである。

このようにすることで、液体金属９５と第１電極構造体７１の壁面および第２電極構造体８１の壁面との接触表面積が大きくなって熱伝達効率が良くなる。また、第１電極構造体７１側のブレード８２と第２電極構造体８１側のブレード８２との間で隙間ｄＢが形成されるため、このブレード８２間の隙間ｄＢでもブレード壁面に液体金属９５の表面張力が働き、いっそう液体金属９５が上昇しやすくなる（電圧印加時）。ブレード８２間の隙間ｄＢもすでに説明したとおり、１０μｍ〜５０μｍ程度が好ましい。

本実施形態で好ましく適用し得る熱スイッチ部の形態を説明したが、本発明はこれらの熱スイッチの形態に限定されない。

以上のように、本発明に係る冷暖房装置は、電気熱材料を用いているので、磁気熱量材料を用いている冷暖房装置と比較すると、冷暖房装置の体積は半減し、単位体積当たりの冷暖房能力は２倍に向上する。

磁気熱量材料を用いると、大きな磁気を発生させるための磁気回路が必要であり、その磁気回路が冷暖房装置の体積の２/３程度を占めるからである。

以上のように、本発明に係る冷暖房装置は、低温側熱交換部と高温側熱交換部との間に複数の熱生成部材を有する熱生成ユニットを配置し、熱伝導ユニットによって熱生成ユニットの熱を低温側熱交換部と高温側熱交換部との間で伝導させるようにしたので、熱生成部材の電気熱量材料に印加する電界を大きくすることで、冷暖房能力を向上させることができ、磁気熱量材料を用いた冷暖房装置に比較して、小型で軽量の冷暖房装置を提供できる。

１００ 冷暖房装置、
１１０ 熱生成ユニット、
１１０Ａ−１１０Ｆ 熱生成部材、
１１２ くし型電極、
１１２Ａ−１１２Ｆ 電極、
１１２Ａａ、１１２Ｂａ 内側電極、
１１２Ａｂ、１１２Ｂｂ 外側電極、
１１４Ａ−１１４Ｆ 電気熱量材料、
１１６Ａ 断熱絶縁材料、
１１８Ａ 熱伝導部材、
１２０ 低温側熱交換部、
１３０ 高温側熱交換部、
１４０ 熱伝導ユニット、
１４０Ａ−１４０Ｇ 熱スイッチ、
１５０ 電圧印加部、
１６０ 熱スイッチ駆動部、
１７０ 駆動制御部。

Claims (12)

1. 電極と電気熱量材料とを有する熱生成部材を複数間隔を設けて配置した熱生成ユニットと、
   前記熱生成ユニットの一端に位置する熱生成部材と間隔を設けて隣り合う低温側熱交換部と、
   前記熱生成ユニットの他端に位置する熱生成部材と間隔を設けて隣り合う高温側熱交換部と、
   前記熱生成ユニット内で隣り合う熱生成部材同士の間、前記熱生成ユニットの一端に位置する熱生成部材と前記低温側熱交換部との間及び前記熱生成ユニットの他端に位置する熱生成部材と前記高温側熱交換部との間に熱スイッチを配置した熱伝導ユニットと、
   前記熱生成部材の電極に電圧を印加して前記電気熱量材料を活性化させる電圧印加部と、
   前記熱スイッチを活性化させる熱スイッチ駆動部と、
   前記電圧印加部及び前記熱スイッチ駆動部の作動タイミングを制御することにより前記低温側熱交換部と前記高温側熱交換部との間で熱を伝導させる駆動制御部と、
   を有することを特徴とする冷暖房装置。
2. 前記熱生成部材は、
   前記電極と前記電気熱量材料とを交互に積層した構造を有することを特徴とする請求項１に記載の冷暖房装置。
3. 前記熱生成部材は、前記電気熱量材料内にくし状の内側電極を埋設し前記内側電極を外側電極で前記電気熱量材料の外側から束ねた構造を有することを特徴とする請求項１に記載の冷暖房装置。
4. 前記熱スイッチは、前記外側電極が配置されていない前記熱生成部材の対向する面に配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の冷暖房装置。
5. 前記外側電極の外表面に断熱絶縁材料が配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の冷暖房装置。
6. 前記外側電極の内表面及び前記内側電極の外表面に断熱絶縁材料が配置されていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の冷暖房装置。
7. 前記電気熱量部材に埋設された内側電極同士の間に熱伝導部材を配置したことを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の冷暖房装置。
8. 前記熱生成部材は、
   前記電気熱量材料を対向する両側の面から電極が挟んでいる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の冷暖房装置。
9. 前記熱スイッチは、前記電極が配置されていない前記熱生成部材の対向する面に配置されることを特徴とする請求項８に記載の冷暖房装置。
10. 前記電極の外表面に断熱絶縁材料が配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載の冷暖房装置。
11. 前記電極と前記電気熱量材料との間に断熱絶縁材料が配置されてい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冷暖房装置。
12. 前記電極と電極との間に前記電気熱量部材に埋設される熱伝導部材を配置したことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の冷暖房装置。