(57)【要約】      （修正有）【課題】熱交換器の信頼性及び汎用性を向上させ、熱交換効率を高める磁気冷凍式熱交換器、及び冷暖房システムを提供する。【解決手段】磁気冷凍式熱交換器は矩形熱交換器を備え、矩形熱交換器は熱交換器ケース２を備え、熱交換器ケースの内部には磁気作動流体を充填した毛細管マトリックス４が取り付けられ、熱交換器ケースの両端にはカバープレート３が取り付けられ、毛細管マトリックスを熱交換器ケースの内部に封入し、両側のカバープレート又は熱交換器ケースの上縁には熱交換器内の異なるプロセスに応じて給気・排気用の第１貫通孔５が加工され、両側のカバープレート又は熱交換器ケースの下縁には、保温、保冷流体が流通する第２貫通孔６（ａ）及び第３貫通孔６（ｂ）が加工される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
磁気冷凍式熱交換器であって、
矩形熱交換器（１）を備え、
前記矩形熱交換器（１）は熱交換器ケース（２）を備え、
前記熱交換器ケース（２）の内部には磁気作動流体（１２）を充填した毛細管マトリックス（４）が取り付けられ、
前記熱交換器ケース（２）の両端にはカバープレート（３）が取り付けられ、前記毛細管マトリックス（４）を前記熱交換器ケース（２）の内部に封入し、
両側の前記カバープレート（３）又は前記熱交換器ケース（２）の上縁には熱交換器内の異なるプロセスに応じて給気・排気用の第１貫通孔（５）が加工され、
両側の前記カバープレート（３）又は前記熱交換器ケース（２）の下縁には、保温、保冷流体が流通する第２貫通孔（６（ａ））及び第３貫通孔（６（ｂ））が加工されている、
ことを特徴とする磁気冷凍式熱交換器。
【請求項２】
前記熱交換器ケース（２）は矩形容器構造とされており、
前記熱交換器ケース（２）と前記カバープレート（３）とは、ともにアルミ合金材料を切断して溶接により組み立てるものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気冷凍式熱交換器。
【請求項３】
前記熱交換器ケース（２）と前記カバープレート（３）との接続位置にはボス（２（ａ））が溶接により固定され、
前記ボス（２（ａ））には前記熱交換器ケース（２）をシールするためのシリコーンシールストリップ（２（ｂ））が取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気冷凍式熱交換器。
【請求項４】
前記毛細管マトリックス（４）は、第１矩形止め板（８（ａ））と第２矩形止め板（８（ｂ））とを備え、
前記第１矩形止め板（８（ａ））と前記第２矩形止め板（８（ｂ））との間には、矩形で配置された複数本の毛細管（７）が均等に取り付けられ、
前記毛細管（７）の間には、四角形グリッド群が等間隔で上下に食い違うように配置されており、迂回する流路を構成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気冷凍式熱交換器。
【請求項５】
前記四角形グリッド群は、第１四角形グリッド（９（ａ））、第２四角形グリッド（９（ｂ））、及び第３四角形グリッド（９（ｃ））を備え、
前記四角形グリッド群、前記第１矩形止め板（８（ａ））、前記第２四角形グリッド（９（ｂ））、及び前記第３四角形グリッド（９（ｃ））は、すべてアルミ合金板を打ち抜いて一体成形される、
ことを特徴とする請求項４に記載の磁気冷凍式熱交換器。
【請求項６】
前記毛細管（７）は、毛細管本体（１１）を備え、
前記毛細管本体（１１）の２つの端部のそれぞれには、前記毛細管本体（１１）を密閉するための第１円柱状シリコーンキャップ（１０（ａ））と第２円柱状シリコーンキャップ（１０（ｂ））とが取り付けられ、
前記毛細管本体（１１）の内部には磁気作動流体（１２）が充填されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の磁気冷凍式熱交換器。
【請求項７】
前記磁気作動流体（１２）は、Ｇｄ−Ｓｉ−Ｇｅ合金又はほかの巨大熱量材料の１０ナノスケールの粉末と５体積％の１０ナノスケールのナノ炭素粉末とを混合したものであり、
製造過程において、まず、第１円柱状シリコーンキャップ（１０（ａ））で毛細管本体（１１）の一端を塞ぎ、前記磁気作動流体（１２）を毛細管内に注入し、次に、繰り返して遠心圧縮することにより前記毛細管本体（１１）を押し固め、最後に、第２円柱状シリコーンキャップ（１０（ｂ））で毛細管の他端を閉塞する、
ことを特徴とする請求項１又は６に記載の磁気冷凍式熱交換器。
【請求項８】
前記毛細管本体（１１）は、銅、アルミ又は合金材料を用いて製造され、
前記第１円柱状シリコーンキャップ（１０（ａ））と前記第２円柱状シリコーンキャップ（１０（ｂ））とは熱伝導性シリコーン材料を用いて製造される、
ことを特徴とする請求項６に記載の磁気冷凍式熱交換器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気冷凍式熱交換器を用いて建築された冷暖房システムであって、
前記矩形熱交換器（１）と、
データ収集制御システム（１７）と、を備え、
前記矩形熱交換器（１）は、その外周に設けられた可動磁場（１３）と連携し、前記矩形熱交換器（１）の前記第２貫通孔（６（ａ））と前記第３貫通孔（６（ｂ））との間には、蓄熱容器（１４）と蓄冷容器（１５）とがそれぞれ並列接続され、前記蓄熱容器（１４）の出口が蓄熱側水ポンプ（２１（ａ））の入口に接続され、前記蓄熱側水ポンプ（２１（ａ））の出口が第１電動三方弁（１８（ｃ））の１つの入口に接続され、
前記第１電動三方弁（１８（ｃ））の別の入口が蓄冷側水ポンプ（２１（ｂ））の出口に接続され、前記蓄冷側水ポンプ（２１（ｂ））の入口が前記蓄冷容器（１５）の出口に接続され、
第２電動三方弁（１８（ｂ））の両出口はそれぞれ前記蓄熱容器（１４）と前記蓄冷容器（１５）との入口に接続され、
前記第１電動三方弁（１８（ｃ））の入口と前記第２電動三方弁（１８（ｂ））の出口とは、それぞれ前記矩形熱交換器（１）の前記第２貫通孔（６（ａ））と前記第３貫通孔（６（ｂ））とに対応して接続され、
前記矩形熱交換器（１）の給気口には、圧縮空気貯蔵タンク（１６）及び排気弁（１９）が第３電動三方弁（１８（ａ））を介して接続され、
前記蓄熱容器（１４）の内部には、蓄熱容器電子水位計（２０（ａ））が取り付けられ、
前記蓄冷容器（１５）の内部には、蓄冷容器電子水位計（２０（ｂ））が取り付けられる、
ことを特徴とする冷暖房システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実用新案は、磁気冷凍式装置分野に関し、特に封入と熱伝達の強化を一体にする磁気冷凍式熱交換器、冷暖房システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍技術は、人間の生産や生活に不可欠なことであり、従来のガス圧縮式冷凍技術は、現在、最も成熟しており、最も広く使用されている冷凍技術である。近年、世界の各国では、温室効果ガスの排出やオゾン層破壊などを抑制するなどの課題について徐々に合意に達する。モントリオール議定書によれば、各契約者は、フッ素含有作動流体を徐々に交換して排除する必要がある。しかしながら、現在、新規作動流体には、環境保全、安全性及びサイクル効率を同時に備えることができない。磁気冷凍は、新しい冷凍技術であり、一部の材料の顕著な磁気熱量効果の特徴（外部磁場の作用を受けて昇温して放熱し、逆には、降温して吸熱する）を利用して冷凍するプロセスである。断熱条件では、磁気作動流体が高温になると、保温流体を介して熱が貯蔵・伝達され、磁気作動流体が低温になると、保冷流体を介して冷却能力が貯蔵・伝達され、このようにして繰り返すと、冷却能力と熱がそれぞれ冷端と熱端で蓄積し、負荷が冷凍量と一致すると、安定的な冷凍過程が形成される。
【０００３】
連続的且つ安定的な磁気冷凍過程を形成するためには、磁気作動流体に印加される励磁磁場を周期的に変化させる必要があり、励磁磁場自体の特徴のため、磁気冷凍サイクルの作成も変化し、ただし、磁気冷凍式熱交換器（磁気作動流体担体）はこれらの共通の問題である。励磁方式は、超伝導磁石励磁、電気励磁及び永久磁石励磁に分けられ、この複数の励磁方式にはそれなりの利点及び欠点があり、現在のところ、永久磁石励磁方式の総合的な特性が優れている。永久磁石励磁による冷凍の例では、励磁体と磁気作動流体との相対運動方式によって回転式と往復式という２種の主な形態があり、したがって、相対運動の形態及び外観の違いに応じて、磁気作動流体の充填及び流路設計を調整する必要があり、単なるシート又は顆粒を蓄積するような方式には汎用性が不十分であり、システムの抵抗が高すぎるなどの問題が生じやすい。
【０００４】
従来、磁気冷凍技術は主に液体水素の製造などの深冷の分野に適用されており、これは、一般的な磁気作動流体が通常低温範囲でしか大きな磁気エントロピー変化（常磁性体は２０Ｋ以下では磁気熱量効果が高く、強磁性体もキュリーポイントの付近にのみ大きな磁気エントロピー変化を有し、且つキュリーポイントが低い）を維持できないためである。ランタニド希土類金属であるガドリニウムが室温付近で大きな磁気熱量効果を有することが発見され、その後、ガドリニウム・シリコン・ゲルマニウム合金の巨大磁気熱量効果が発見されることは、室温磁気冷凍技術の発展のための基礎となる。特許文献１で開示されたＧｄ−Ｓｉ−Ｇｅ合金は、低温磁気冷凍と室温磁気冷凍の過程の両方に利用できる。現在、熱交換効果を確保するために、一般には、磁気熱量材料（シート、又は粉末）と保冷（熱）流体とを直接接触させることが使用されており、ただし、プレハブでも網グリッドを取り付ける場合でも、磁気作動流体による腐食又はその流失が避けられず、したがって、熱交換の効果と磁気作動流体の封入という矛盾を解決することは、本実用新案で重点として解決すべき技術的課題である。
【０００５】
特許文献２及び出願番号ＣＮ２０１７８０００２９９２の２つの特許では、それぞれ板式及び管式の磁気作動流体封入プロセスが開示されており、且つ関連熱交換機器も言及されている。前者は、０．０２ｍｍの赤銅薄膜の間に磁気熱量材料粉末を充填したものであり、鍛造処理により作動流体自体に十分な強度を付与しないと、薄膜自体には顆粒物支持物の骨格として十分な強度がない。後者では、ガドリニウム又は合金棒を内芯として銅管を被覆したものを、２．６ｍｍの線材に圧延する。ただし、ガドリニウム、特に複合材の可鍛性が銅よりも遥かに劣り、このため、圧延中に中空が発生したり、磁気作動流体が芯外へ漏れたり、管の強度が不十分になったりするなどの状況が発生するおそれがあり、且つ、この特許では、かかる熱交換器について詳細に記載されておらず、管のレイアウト、流路、排気などのことも言及されていない。
【０００６】
現在、磁気冷凍式熱交換器では、磁気芯は主に板式、管式及び顆粒であり、一般には、全体の空隙率が０．４〜０．６の範囲であり、いずれの形態では、マイクロチャネルでの熱交換が発生し、特に顆粒式のものでは、充填中に熱交換器の抵抗が毛細管作用により大きくなりやすい。さらに、熱交換器の熱交換配管内には液が蓄積しやすく、その結果、磁気芯の熱又は冷却能力の損失が生じ、磁気冷凍技術が成熟していくに伴い、磁気冷凍式熱交換器内の熱容量が無視できなくなるまで大きくなる。したがって、熱交換器の合理的な設計及び作動は、直接磁気冷凍の効率に繋がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５７４３０９５号明細書
【特許文献２】中国特許第１２４２２２８号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気冷凍システムでは、一般的に存在している、熱交換の強化と磁気作動流体封入との間の矛盾を解決し、熱交換器の信頼性及び汎用性を向上させ、熱交換効率を高めることを目的として、本実用新案は、磁気冷凍材料の封入付きの新型汎用熱交換器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の技術的特徴を実現するために、本実用新案の目的は、以下のように実現される。磁気冷凍式熱交換器であって、矩形熱交換器を備え、前記矩形熱交換器は熱交換器ケースを備え、前記熱交換器ケースの内部には磁気作動流体を充填した毛細管マトリックスが取り付けられ、前記熱交換器ケースの両端にはカバープレートが取り付けられ、前記毛細管マトリックスを前記熱交換器ケースの内部に封入し、両側の前記カバープレート又は前記熱交換器ケースの上縁には熱交換器内の異なるプロセスに応じて給気・排気用の第１貫通孔が加工され、両側の前記カバープレート又は前記熱交換器ケースの下縁には、保温、保冷流体が流通する第２貫通孔及び第３貫通孔が加工されている。
【００１０】
前記熱交換器ケースは矩形容器構造とされており、前記熱交換器ケースとカバープレートとは、ともにアルミ合金材料を切断して溶接により組み立てるものである。
【００１１】
前記熱交換器ケースと前記カバープレートとの接続位置にはボスが溶接により固定され、前記ボスには前記熱交換器ケースをシールするためのシリコーンシールストリップが取り付けられる。
【００１２】
前記毛細管マトリックスは、第１矩形止め板と第２矩形止め板とを備え、前記第１矩形止め板と前記第２矩形止め板との間には、矩形で配置された複数本の毛細管が均等に取り付けられ、前記毛細管の間には、四角形グリッド群が等間隔で上下に食い違うように配置されており、迂回する流路を構成する。
【００１３】
前記四角形グリッド群は、第１四角形グリッド、第２四角形グリッド、及び第３四角形グリッドを備え、前記四角形グリッド群、前記第１矩形止め板、前記第２四角形グリッド、及び前記第３四角形グリッドは、すべてアルミ合金板を打ち抜いて一体成形される。
【００１４】
前記毛細管は、毛細管本体を備え、前記毛細管本体の２つの端部のそれぞれには、前記毛細管本体を密閉するための第１円柱状シリコーンキャップと第２円柱状シリコーンキャップとが取り付けられ、前記毛細管本体の内部には磁気作動流体が充填されている。
【００１５】
前記磁気作動流体は、Ｇｄ−Ｓｉ−Ｇｅ合金又はほかの巨大熱量材料の１０ナノスケールの粉末と５体積％の１０ナノスケールのナノ炭素粉末とを混合したものであり、製造過程において、まず、第１円柱状シリコーンキャップで毛細管本体の一端を塞ぎ、前記磁気作動流体を毛細管内に注入し、次に、繰り返して遠心圧縮することにより前記毛細管本体を押し固め、最後に、第２円柱状シリコーンキャップで毛細管の他端を閉塞する。
【００１６】
前記毛細管本体は、銅、アルミ又は合金材料を用いて製造され、前記第１円柱状シリコーンキャップと前記第２円柱状シリコーンキャップとは熱伝導性シリコーン材料を用いて製造される。
【００１７】
前記磁気冷凍式熱交換器を用いて建築された冷暖房システムであって、前記矩形熱交換器と、データ収集制御システムと、を備え、前記矩形熱交換器は、その外周に設けられた可動磁場と連携し、前記矩形熱交換器の前記第２貫通孔と前記第３貫通孔との間には、蓄熱容器と蓄冷容器がそれぞれ並列接続され、前記蓄熱容器の出口が蓄熱側水ポンプの入口に接続され、前記蓄熱側水ポンプの出口が第１電動三方弁の１つの入口に接続され、前記第１電動三方弁の別の入口が蓄冷側水ポンプの出口に接続され、前記蓄冷側水ポンプの入口が前記蓄冷容器の出口に接続され、第２電動三方弁の両出口はそれぞれ前記蓄熱容器と前記蓄冷容器との入口に接続され、前記第１電動三方弁の入口と前記第２電動三方弁の出口とは、それぞれ前記矩形熱交換器の前記第２貫通孔と前記第３貫通孔とに対応して接続され、前記矩形熱交換器の給気口には、圧縮空気貯蔵タンク及び排気弁が第３電動三方弁を介して接続され、
前記蓄熱容器の内部には、蓄熱容器電子水位計が取り付けられ、
前記蓄冷容器の内部には、蓄冷容器電子水位計が取り付けられる。
【考案の効果】
【００１８】
本実用新案は、下記有益な効果を有する。
１、上記構造を用いた磁気冷凍式熱交換器では、磁気冷凍サイクルの方式で冷房又は暖房のサイクルを実現し、磁気作動流体の磁気熱量効果の特徴、つまり外部磁場の作用を受けて昇温して放熱し、逆には降温して吸熱することを利用して、冷凍の過程を行う。断熱条件では、磁気作動流体が高温になると、保温流体を介して熱が貯蔵・伝達され、磁気作動流体が低温になると、保冷流体を介して冷却能力が貯蔵・伝達され、このようにして繰り返すと、冷却能力と熱がそれぞれ冷端と熱端で蓄積し、負荷が冷凍量と一致すると、安定的な冷凍過程が形成される。また、磁気冷凍システムによく存在している、熱交換の強化と磁気作動流体封入との間の矛盾を解決し、熱交換器の信頼性及び汎用性を向上させ、熱交換効率を高める。
【００１９】
２、磁気作動流体を毛細管内に封入することにより、熱交換器内の流路が必要に応じてプロセスを変更することができ、このようにして、磁気作動流体の直接接触による損失、及びシステムの過大な抵抗の問題を解決する。
【００２０】
３、本実用新案の熱交換器を使用すると、保温流体、保冷流体のサイクルの間に給気排液過程と給液排気過程が追加され、したがって、保冷液体が熱交換期間で貯蔵されることにより冷却能力、熱の損失が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実用新案の矩形熱交換器の一体構造図である。
【図２】本実用新案の毛細管マトリックスの一体構造図である。
【図３】本実用新案の矩形止め板の平面図である。
【図４】本実用新案の四角形グリッドの平面図である。
【図５】本実用新案の矩形止め板内の溝の断面図である。
【図６】本実用新案の毛細管一体構造の模式図である。
【図７】本実用新案の毛細管の分解構造図である。
【図８】本実用新案の図６における毛細管のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本実用新案の図６における毛細管のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】本実用新案の冷暖房システムの図である。
【図１１】本実用新案の熱交換器ケースにおけるボスとシリコーンシールストリップの取り付け図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本実用新案の実施形態をさらに説明する。
【００２３】
図１〜１１に示すように、磁気冷凍式熱交換器は、矩形熱交換器１を備え、前記矩形熱交換器１は熱交換器ケース２を備え、前記熱交換器ケース２の内部には磁気作動流体１２を充填した毛細管マトリックス４が取り付けられ、前記熱交換器ケース２の両端にはカバープレート３が取り付けられ、前記毛細管マトリックス４を前記熱交換器ケース２の内部に封入し、両側の前記カバープレート３又は前記熱交換器ケース２の上縁には熱交換器内の異なるプロセスに応じて給気・排気用の第１貫通孔５が加工され、両側の前記カバープレート３又は前記熱交換器ケース２の下縁には、保温、保冷流体が流通する第２貫通孔６（ａ）及び第３貫通孔６（ｂ）が加工されている。上記構造を用いた磁気冷凍式熱交換器では、磁気冷凍サイクルの方式で冷房又は暖房のサイクルを実現し、磁気作動流体１２の磁気熱量効果の特徴、つまり外部磁場の作用を受けて昇温して放熱し、逆には降温して吸熱することを利用して、冷凍の過程を行う。断熱条件では、磁気作動流体が高温になると、保温流体を介して熱が貯蔵・伝達され、磁気作動流体が低温になると、保冷流体を介して冷却能力が貯蔵・伝達され、このようにして繰り返すと、冷却能力と熱がそれぞれ冷端と熱端で蓄積し、負荷が冷凍量と一致すると、安定的な冷凍過程が形成される。また、磁気冷凍システムによく存在している、熱交換の強化と磁気作動流体封入との間の矛盾を解決し、熱交換器の信頼性及び汎用性を向上させ、熱交換効率を高める。
【００２４】
さらに、前記熱交換器ケース２は矩形容器構造とされており、前記熱交換器ケース２と前記カバープレート３とは、ともにアルミ合金材料を切断して溶接により組み立てるものである。前記熱交換器ケース２と前記カバープレート３との接続位置にはボス２（ａ）が溶接により固定され、前記ボス２（ａ）には前記熱交換器ケース２をシールするためのシリコーンシールストリップ２（ｂ）が取り付けられる。上記構造により断熱が良好になり、熱交換効率が大幅に向上する。
【００２５】
さらに、前記毛細管マトリックス４は、第１矩形止め板８（ａ）と第２矩形止め板８（ｂ）とを備え、前記第１矩形止め板８（ａ）と前記第２矩形止め板８（ｂ）との間には、矩形で配置された複数本の毛細管７が均等に取り付けられ、前記毛細管７の間には、四角形グリッド群が等間隔で上下に食い違うように配置されており、迂回する流路を構成する。前記四角形グリッド群は、第１四角形グリッド９（ａ）、第２四角形グリッド９（ｂ）、及び第３四角形グリッド９（ｃ）を備え、前記四角形グリッド群、前記第１矩形止め板８（ａ）、前記第２四角形グリッド９（ｂ）、及び前記第３四角形グリッド９（ｃ）は、すべてアルミ合金板を打ち抜いて一体成形される。
【００２６】
前記毛細管マトリックス４は、外観が、主に矩形止め板及び四角形グリッドにより制御され、長さが熱交換器の要件及び前記毛細管７の長さにより決定され、グリッド、止め板、及び熱交換器は液体用の密閉流路を形成し、３つの止め板は流体のために４つのプロセスを構成する。
【００２７】
さらに、前記毛細管７は、毛細管本体１１を備え、前記毛細管本体１１の２つの端部のそれぞれには、前記毛細管本体１１を密閉するための第１円柱状シリコーンキャップ１０（ａ）と第２円柱状シリコーンキャップ１０（ｂ）とが取り付けられ、前記毛細管本体１１の内部には磁気作動流体１２が充填されている。
【００２８】
さらに、前記磁気作動流体１２は、Ｇｄ−Ｓｉ−Ｇｅ合金又はほかの巨大熱量材料の１０ナノスケールの粉末と５体積％の１０ナノスケールのナノ炭素粉末とを混合したものであり、製造過程において、まず、第１円柱状シリコーンキャップ１０（ａ）で毛細管本体１１の一端を塞ぎ、前記磁気作動流体１２を毛細管内に注入し、次に、繰り返して遠心圧縮することにより前記毛細管本体１１を押し固め、最後に、第２円柱状シリコーンキャップ１０（ｂ）で毛細管の他端を閉塞する。
【００２９】
さらに、前記毛細管本体１１は、銅、アルミ又は合金材料を用いて製造され、前記第１円柱状シリコーンキャップ１０（ａ）と前記第２円柱状シリコーンキャップ１０（ｂ）とは熱伝導性シリコーン材料を用いて製造される。
【００３０】
さらに、前記矩形熱交換器１のケースにはアルミ合金材料が使用されており、励磁磁場の特徴に応じて外観が円柱体又は直方体とされてもよく、矩形熱交換器１の内側壁には、止め板又はグリッドを固定するための係合溝が設けられる。カバープレートと熱交換器との接続には、ネジ接続が使用され、且つシリコーンストリップがシール充填材料として用いられる。熱交換器の外側壁には、熱交換器に対して断熱処理を施すための真空断熱板が貼り付けられる。
【００３１】
さらに、前記矩形熱交換器１は、吸熱過程が終了した後、矩形熱交換器１の上縁における貫通孔から給気し、熱交換器内に貯蔵された液体を熱交換器の下縁から蓄冷容器に排出し、放熱過程が開始される前に、蓄熱容器は、まず収容した熱流体を熱交換器に送り、熱交換器は、排気を完了した後、熱交換用水ポンプを起動し、システムは放熱過程に入り、放熱過程が終了した後、熱交換器の上縁における貫通孔から給気し、熱交換器内に貯蔵された液体を熱交換器の下縁の貫通孔から蓄熱容器に送り、吸熱過程が開始される前に、蓄冷容器は、まず収容した熱流体を熱交換器に送り、熱交換器は、排気を完了した後、冷交換用水ポンプを起動し、システムは吸熱過程に入る。
【００３２】
実施例２：
図１に示すように、矩形熱交換器１は、磁場移動方向における幅が４０ｍｍ、磁場高さ方向における高さが３０ｍｍ、長さが８０ｍｍであり、熱交換器ケース２、磁気作動流体を充填した毛細管マトリックス４、及びカバープレート３の３つの部分から構成される。その中でも、熱交換器ケース２とカバープレート３とは、３ｍｍアルミ合金を切断又は溶接することにより製造される。熱交換器ケース２とカバープレート３との接続箇所には、シリコーンシールストリップの収納及びカバープレートの固定のために５ｍｍボスが溶接されている。熱交換器内の異なるプロセスに応じて、４つのプロセスを例とすれば、熱交換器のカバープレート３又は熱交換器ケース２の上縁には、５ｍｍの第１貫通孔５が開けられ、この第１貫通孔５は、フランジ又は溶接配管を介してガス路に接続され、熱交換器のカバープレート３又は熱交換器ケース２の下縁には、５ｍｍの第２貫通孔６（ａ）及び第３貫通孔６（ｂ）が開けられ、この第２貫通孔６（ａ）及び第３貫通孔６（ｂ）は、フランジ又は溶接配管を介して液路に接続される。熱交換器の外側壁には、熱交換器に断熱処理を施すための真空断熱板が貼り付けられる。
【００３３】
図２、図７、図８及び図９に示すように、磁気作動流体を充填した毛細管マトリックス４は、複数の毛細管７、２つの第１矩形止め板８（ａ）、第２矩形止め板８（ｂ）、及び３つの四角形グリッド、つまり第１四角形グリッド９（ａ）、第２四角形グリッド９（ｂ）、第３四角形グリッド９（ｃ）を接合してなる。その中でも、毛細管マトリックス４は、グリッド及び止め板により位置を特定されて固定され、四角形グリッドと矩形止め板との相対位置は、長さの同じ１ｍｍ厚のアルミ合金バーで溶接されて固定される。四角形グリッド同士の位置が食い違って、図示するように液体の流路が形成される。グリッド及び止め板は、すべて２ｍｍ厚のアルミ合金板を打ち抜いて一体成形され、熱交換器の特性に応じてそれぞれ幅×高さが４０ｍｍ×３０ｍｍのアルミ合金止め板と幅×高さが３０ｍｍ×３０ｍｍのアルミ合金グリッドとに切断される。このような配置では、毛細管７の円心の間隔は２ｍｍ、毛細管７壁同士の最短距離は０．７ｍｍである。グリッドのコーナーには、ガスの蓄積を回避するために、毛細管７を充填しない孔が残されている。この場合、熱交換器中、磁気作動流体の体積比が約４４％であり、空隙率が約５６％である。グリッドの孔径は毛細管７が通過できるほどであり、止め板には、毛細管７の一端を係止できる溝が形成されている。止め板の１つの溝の断面を図５に示す。
【００３４】
図６〜９に示すように、磁気作動流体を充填した毛細管７は、毛細管本体１１、第１円柱状シリコーンキャップ１０（ａ）、第２円柱状シリコーンキャップ１０（ｂ）、及び磁気作動流体１２の３つの部分から構成される。その中でも、毛細管は、外径１．６ｍｍ、肉厚０．０５ｍｍであり、使用する材質が銅、アルミ又はこれらの合金である。円柱状シリコーンキャップは、厚さ０．１ｍｍであり、熱伝導性シリコーン材料を用いている。磁気作動流体１２は、Ｇｄ−Ｓｉ−Ｇｅ合金又はほかの巨大熱量材料の１０ナノスケールの粉末と５体積％の１０ナノスケールのナノ炭素粉末とを混合したものである。製造過程において、まず、第１円柱状シリコーンキャップ１０（ａ）で毛細管の一端を塞ぎ、磁気作動流体１２を毛細管内に注入し、次に、繰り返して遠心圧縮するなどによって毛細管を押し固め、最後に、第２円柱状シリコーンキャップ１０（ｂ）で毛細管の他端を閉塞する。特殊な場合では、流路と各毛細管が流体と均一に熱交換するように、半円状毛細管を打ち抜く。
【００３５】
実施例３：
上記磁気冷凍式熱交換器を用いて構築された冷暖房システムは、矩形熱交換器１と、データ収集制御システム１７と、を備え、前記矩形熱交換器１は、その外周に設けられた可動磁場１３と連携し、前記矩形熱交換器１の第２貫通孔６（ａ）と第３貫通孔６（ｂ）との間には、蓄熱容器１４と蓄冷容器１５がそれぞれ並列接続され、前記蓄熱容器１４の出口が蓄熱側水ポンプ２１（ａ）の入口に接続され、前記蓄熱側水ポンプ２１（ａ）の出口が第１電動三方弁１８（ｃ）の１つの入口に接続され、前記第１電動三方弁１８（ｃ）の別の入口が蓄冷側水ポンプ２１（ｂ）の出口に接続され、前記蓄冷側水ポンプ２１（ｂ）の入口が蓄冷容器１５の出口に接続され、第２電動三方弁１８（ｂ）の両出口はそれぞれ前記蓄熱容器１４と前記蓄冷容器１５との入口に接続され、前記第１電動三方弁１８（ｃ）の入口と前記第２電動三方弁１８（ｂ）の出口とは、それぞれ前記矩形熱交換器１の前記第２貫通孔６（ａ）と前記第３貫通孔６（ｂ）とに対応して接続され、前記矩形熱交換器１の給気口には、圧縮空気貯蔵タンク１６及び排気弁１９が第３電動三方弁１８（ａ）を介して接続され、
さらに、前記蓄熱容器１４の内部には、蓄熱容器電子水位計２０（ａ）が取り付けられ、
さらに、前記蓄冷容器１５の内部には、蓄冷容器電子水位計２０（ｂ）が取り付けられる。
【００３６】
実施例４：
前記冷房システムの暖房・冷房方法：
暖房蓄熱過程：
Ｓｔｅｐ１．１：データ収集制御システム１７によって、第１電動三方弁１８（ｃ）、第２電動三方弁１８（ｂ）、及び第３電動三方弁１８（ａ）のそれぞれを制御し、矩形熱交換器１、蓄熱容器１４、蓄熱側水ポンプ２１（ａ）を接続して蓄熱サイクルを形成する。
Ｓｔｅｐ１．２：排気弁１９を矩形熱交換器１の気体口に接続し、蓄熱容器１４を高くすることで矩形熱交換器１を液体で満たす。
Ｓｔｅｐ１．３：可動磁場１３は矩形熱交換器１に対して励磁を始め、矩形熱交換器１は放熱し、蓄熱側水ポンプ２１（ａ）は起動し、蓄熱容器１４は熱を収集し始め、負の保温交換器を通じて熱を放出する。
Ｓｔｅｐ１．４：矩形熱交換器１が熱を放出しなくなると、蓄熱側水ポンプ２１（ａ）はオフになり、第３電動三方弁１８（ａ）は、排気弁１９をオフ、圧縮空気貯蔵タンク１６をオンにするように制御する。
Ｓｔｅｐ１．５：第１電動三方弁１８（ｃ）がオフになり、圧縮空気が矩形熱交換器１内の液体を蓄熱容器１４に圧縮し、矩形熱交換器１内の貯水量が算出され、蓄熱容器１４内の蓄熱容器電子水位計２０（ａ）により測定した水位が所定の容積まで上昇すると、第２電動三方弁１８（ｂ）はオフになり、暖房過程は終了する。
冷房蓄冷過程：
Ｓｔｅｐ２．１：データ収集制御システム１７によって、第１電動三方弁１８（ｃ）、第２電動三方弁１８（ｂ）、及び第３電動三方弁１８（ａ）をそれぞれ制御し、矩形熱交換器１、蓄冷容器１５、蓄冷側水ポンプ２１（ｂ）を接続して蓄冷サイクルを形成する。
Ｓｔｅｐ２．２：排気弁１９を矩形熱交換器１の気体口に接続し、蓄冷容器１５を高くすることにより矩形熱交換器１を液体で満たす。
Ｓｔｅｐ２．３：可動磁場１３が矩形熱交換器１から離れると、矩形熱交換器１は吸熱し、蓄冷側水ポンプ２１（ｂ）はオンになり、蓄冷容器１５は冷却能力を収集し始め、負の保温交換器通じて冷却能力を放出する。
Ｓｔｅｐ２．４：矩形熱交換器１が冷却能力を放出しなくなると、蓄冷側水ポンプ２１（ｂ）がオフになり、第３電動三方弁１８（ａ）は、排気弁１９をオフ、圧縮空気貯蔵タンク１６をオンにするように制御する。
Ｓｔｅｐ２．５：第１電動三方弁１８（ｃ）がオフになり、圧縮空気が矩形熱交換器１内の液体を蓄冷容器１５に圧縮し、矩形熱交換器１内の貯水量が算出され、蓄冷容器１５内の蓄冷容器電子水位計２０（ｂ）により測定した水位が所定の容積まで上昇すると、第２電動三方弁１８（ｂ）はオフになり、冷房過程は終了する。
【００３７】
上記暖房蓄熱過程と冷房蓄冷過程とを交互することにより、所定の暖房冷房作動サイクルが形成される。
【符号の説明】
【００３８】
図において、矩形熱交換器１、熱交換器ケース２、ボス２ａ、シリコーンシールストリップ２ｂ、カバープレート３、毛細管マトリックス４、第１貫通孔５、第２貫通孔６（ａ）、第３貫通孔６（ｂ）、毛細管７、第１矩形止め板８（ａ）、第２矩形止め板８（ｂ）、第１四角形グリッド９（ａ）、第２四角形グリッド９（ｂ）、第３四角形グリッド９（ｃ）、第１円柱状シリコーンキャップ１０（ａ）、第２円柱状シリコーンキャップ１０（ｂ）、毛細管本体１１、磁気作動流体１２、可動磁場１３、蓄熱容器１４、蓄冷容器１５、圧縮空気貯蔵タンク１６、データ収集制御システム１７、第３電動三方弁１８（ａ）、第２電動三方弁１８（ｂ）、第１電動三方弁１８（ｃ）、排気弁１９、蓄熱容器電子水位計２０（ａ）、蓄冷容器電子水位計２０（ｂ）、蓄熱側水ポンプ２１（ａ）、蓄冷側水ポンプ２１（ｂ）。
【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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