JP2877495B2

JP2877495B2 - 磁気冷凍機

Info

Publication number: JP2877495B2
Application number: JP30558690A
Authority: JP
Inventors: 吉郎佐治; 博章戸田; 鉄雄高木; 孝雄杉岡; 勝井上; 光平大谷; 学佐藤
Original assignee: KOATSU GASU KOGYO KK
Current assignee: KOATSU GASU KOGYO KK
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: JPH04177065A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、強磁界発生用の磁石と磁性作動体との間に
磁気遮蔽体を介在させて、磁性作動体に寒冷を発生させ
る磁気冷凍機に関する。

（従来の技術）従来の超低温領域への冷却法である断熱消磁法は、研
究用としては、広く使用されているが、断熱消磁法を利
用した磁気冷凍機は、工業用としては、実用段階には至
っていない。磁気冷凍機には、大きな磁界を発生させる
磁石と冷却される磁性作動体とその磁性作動体を収容す
る断熱真空容器とを基本構成とするのであるが、磁石に
ついては、従来の電磁石に代って、現在では、超電導体
の線条コイルの利用が可能になり、電磁石の場合の磁束
密度は概ね2Tが限度であるのに対して、超電導コイルの
使用により5T以上の強磁場発生の実現が可能となった。
また、磁性作動体としてガーネット型のガドリニウム・
ガリウム酸化物やクロムみょうばんをはじめ、種々の物
質が検討されており、この磁性作動体を冷却し、この磁
性作動体から発生した寒冷を伝達する熱媒体に、気体や
液体を利用する方法や、固体の接触熱伝導による方法、
ヒートパイプの方法が検討されている。

磁気冷凍機においては、磁性作動体を励磁・消磁する
機構が必要であって、従来は、電磁石や超電導コイルの
電流の継続遮断により発生磁場自体を制御する方法と、
一定の強磁場の下で磁性作動体を強磁界域から弱磁界域
までを移動させて、当該磁性作動体における磁束密度を
変化させる方法とがある。コイル電流を断続する方法
は、大電流の開閉操作が困難なこと、超電導コイルを使
用するとしても、当該コイルから外部電源に接続する電
線や当該電源自体に電流起動時と遮断時には大電流が流
れてジュール熱損を生じ、冷凍機の効率を低下させるこ
とから専ら小形の冷凍機には適用されるが、通常の実用
的な冷凍機においては、磁性作動体自体を往復運動もし
くは回転運動をさせる方法を採用すべく広く検討されて
いる。

（発明が解決しようとする課題）磁性作動体自体を強磁界から零磁界の間を移動させる
方法においては、磁界コイルに超電導コイルを使用すれ
ば、永久電流モードで常時強磁場を保持することができ
るが、磁性作動体の往復もしくは回転運動のための複雑
な機構を必要とし、消磁過程で磁界コイルからの磁力線
の帰路線を横断することなく当該磁性作動体を完全零磁
界中まで移動させるには、往復もしくは回転の移動距離
を著しく大きく採らなければならず、装置が巨大なもの
となる。そこで、従来技術では、実用的な移動距離で満
足していたが、この場合は、磁場残留中で消磁過程の終
端となり、消磁過程における磁束密度が零とならず、熱
効率の点で不満を残していた。

また、機械運動に伴い軸受部や摺動部での摩擦熱の発
生によって、冷凍機の熱効率を悪化させ、さらに励磁域
における磁性作動体の昇温を冷却する媒体と、消磁域に
おける磁性作動体の降温により冷却される媒体の循環が
必要となるが、この場合、回転又は摺動する磁性作動体
の周辺部での媒体の漏出により、冷凍機の熱効率は低下
せざるを得ない。

本発明は、以上の諸問題に鑑みなされたものであっ
て、超電導コイルを定電流モードで使用して、磁性作動
体を固定し、あるいは移動させるとしても移動距離を極
力短縮することにより、熱効率の高い磁気冷凍機を提供
せんとするものである。

（課題を解決するための手段）本発明の磁気冷凍機は、強磁界を発生させる磁石と、
筒状の超電導性磁気遮蔽体と、磁性作動体と、当該磁性
作動体もしくは当該磁気遮蔽体を往復移動させる往復機
構とから成るものであって、当該往復機構によって、当
該磁性作動体が当該強磁界中において励磁される過程と
当該磁性作動体が当該磁気遮蔽体の中空部に挿入もしく
は収容されて消磁される過程とを繰り返すことにより、
当該磁性作動体が寒冷を発生させるようになした磁気冷
凍機である。

本発明で使用される磁石は、2T以下の比較的弱い磁場
を利用する場合には、有鉄芯電磁石又は永久磁石が使用
されるが、通常は超電導コイルであって、液体ヘリウム
温度で使用される場合には、Nb−Ti系合金又はNb₃Sn系
化合物の線条が使用され、定電流モードによって、当該
コイルからは、常時強磁場が発生している。

寒冷を発生させる磁性作動体は、作動温度において、
磁束密度変化及び温度変化に対するエントロピー変化の
大きい物質が使用されるが、20K以下の温度では、ガー
ネット型のガドリニウム・ガリウム酸化物が使用され、
また、20K以上の温度では、強磁性体、例えば、DyAl₂そ
の他の希土類金属のアルミニウム化合物RAl₂などが使用
できる。

当該磁気遮蔽体は、周辺磁場を有効に遮断するため
に、超電導体の環板と常電導体の環板とを交互に積み重
ねた積層体が好んで使用される。超電導体層からなる磁
気遮蔽体は、周辺磁界の下で臨界温度以下に冷却して使
用する必要があり、Nb−Ti合金板を利用する場合は、液
化ヘリウム中に浸漬される。

上記往復機構は、磁性作動体を往復運動させるもの
と、磁気遮蔽体を往復運動させるものとがある。磁性作
動体を移動させる型の磁気冷凍機においては、超電導コ
イルの中空中心軸に沿って移動可能に往復機構の駆動杆
に接続された当該磁性作動体が配置され、当該超電導コ
イルに近接して固定された円筒状磁気遮蔽体の中空部内
と上記強磁場中との区間を、当該磁性作動体が往復する
ものである。

他の方法は、超電導コイルからの強磁場中に当該磁性
作動体を固定しておき、往復機構の駆動杆に接続された
当該磁気遮蔽体を、当該磁気遮蔽体の中空部が当該磁性
作動体を収容することができるように、往復運動させる
ものである。

この往復機構としては、上記駆動杆の他の端部に、回
転するクランクと連結する方法や、油圧シリンダーのピ
ストンと連結する方法が使用され、運動行程の小さいと
きは、カム機構が利用できる。また、磁気遮蔽体又は磁
性作動体が移動する行程は急速であり、両端の位置で
は、遅滞し、あるいは休息するのが好ましく、このため
行程の両端で休息するカム機構又は油圧制御が採用され
る。

本発明は、また、強磁界を発生させる磁石と、当該磁
界中に配置された筒状の超電導性磁気遮蔽体と、当該磁
気遮蔽体の中空部に配置された磁性作動体と、当該磁気
遮蔽体が浸漬される冷却液体の液面を制御する液面制御
機構からなる磁気冷凍機であって、当該超電導性磁気遮
蔽体は、当該液体の温度より高い温度で、磁気を透過す
るものであり、当該液面制御機構によって、当該磁気遮
蔽体の一部が当該液面より露出することにより当該磁性
作動体が励磁される過程と、当該磁気遮蔽体が当該液体
中に浸漬されて当該磁性作動体が消磁される過程を繰り
返すことにより、当該磁性作動体が寒冷を発生させるよ
うになした磁気冷凍機を包含するものである。

上記の往復機構を備えた磁気冷凍機と異なる所は、液
面制御機構により、当該磁気遮蔽体を浸漬する液体の液
面を、通常は上下方向に変化させ、当該液体に完全に浸
漬されて当該磁気遮蔽体が冷却される過程と、当該液面
上の真空中もしくは蒸気中にその一部が露出されて当該
磁気遮蔽体の温度が上昇する過程とを実現するものであ
り、当該液面制御機構としては、当該磁気遮蔽体を収納
する容器をサイフォン構造として、当該容器中の液面の
上面の圧力を加減調整するものである。この方式におい
ては、当該磁性作動体も磁気遮蔽体も、磁界コイルに対
して固定されており、特別の移動機構を必要としない。

液面制御機構による磁気冷凍機においては、当該磁気
遮蔽体に、当該液体に液体ヘリウムを使用する場合に
は、上述のように、液体ヘリウムの常圧沸騰温度下で超
電導性を示すNb−Ti合金の円環板と常電導体の円環板と
の積層体を使用し、当該温度より高温では、当該合金が
常電導性を示すような合金組成が必要となる。

往復機構による冷凍機、液面制御機構による冷凍機の
いずれについても、磁気遮蔽体には、超電導体の薄層と
非磁性金属薄層との帯体を筒状に巻着成形してなる積層
体、又は、酸化物超電導体の粉末成型焼結体もしくは酸
化物超電導体薄層と非磁性金属薄層との帯体を筒状に巻
着成形してなる焼結体が好ましく使用される。酸化物超
電導体は、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系もしくはBi−Sr−Cu−Ｏ系
の超電導物質が利用され、この酸化物を包含する当該磁
気遮蔽体は、液体窒素あるいは液体ヘリウムに浸漬され
て使用される。

（作用）磁気冷凍機は、強磁場中で励磁された磁性作動体は、
当該磁場を急速に除去することにより、断熱的に消磁さ
れて、寒冷を発して、自らを冷却するのであり、再び強
磁場を付与して、断熱的に励磁されて、発熱して、自ら
を加熱するのであるが、本発明においては、断熱消磁の
過程を、円筒状の磁気遮蔽体の中空部に、当該磁性作動
体を収納することにより実現するものである。即ち、第
３図に示すように、筒状の超電導積層体３を磁場中にお
いたとき、超電導積層体３の中空部33には、外部からの
磁力線９は浸透せず、磁界強度は零となる。そこで、強
磁場中の磁性作動体を、その強磁場近傍に配置された磁
気遮蔽体の中空部に移送することにより、磁性作動体の
消磁状態を容易に得ることができる。磁気遮蔽は強磁性
体を使用しても可能ではあるが、強磁性体から成る磁気
遮蔽体は、磁気冷凍機に適用される程の強大な磁界の下
で完全に磁気を遮蔽するには、相当大きい筒体肉厚を必
要とし、磁気遮蔽体自体の重量が大きくなって、実用的
ではない。本発明では、第２図に示すように、環状の超
電導体板31と常電導体板32との筒状積層体３で構成さ
れ、超電導状態を維持できる温度下で、環状の超電導体
板は、浸入する外部磁場を打ち消すように自ら磁場を発
生させる閉電流を流して、当該板面とその内部には、外
部磁場を浸透させず、この超電導体板を積層すれば、強
力な磁場を遮断する能力は増大するから、この磁気遮蔽
体を、磁場発生用の超電導コイルの近傍であって、強磁
場中に固定又は移動可能に配置しても、その中空部は、
零磁界を得ることができ、従って、断熱消磁のための磁
性作動体又は磁気遮蔽体の相対的移動距離を小さくする
ことが可能となる。このことは、完全零磁界中で完全に
消磁することができるから、冷凍サイクルは磁気熱力学
上の理想的サイクルにより近付けることができ、冷凍熱
効率を向上させることが期待でき、また、液体ヘリウム
温度下で作動させる冷凍機にあっては、1K以下の極低温
を実用的に達成することができることを意味する。

また、本発明の磁気冷凍機は、磁性作動体又は磁気遮
蔽体を往復移動させるための往復機構を有しており、第
１図ｃ）、ｄ）に示すように、磁気遮蔽体３を固定し
て、往復機構により磁性作動体２を強磁場中と当該磁気
遮蔽体３の中空部33との区間を往復移動させて、磁性作
動体２の断熱励磁と断熱消磁との交互変化を実現するこ
とができる。また、同様に、超電導コイル１の中心軸上
の最大磁界中に磁性作動体２を固定しておき、当該磁性
作動体が当該磁気遮蔽体３の中空部33に収容され、次い
で、離脱するように、磁気遮蔽体３を往復移動させるこ
とにより、断熱励磁と断熱消磁との交互変化を成し得
る。

次に、当該磁気遮蔽体が浸漬されている液体の液面を
制御する方式では、当該磁気遮蔽体が液体に完全に浸漬
されて、液体温度にあるときは、当該磁気遮蔽体は、超
電導状態にあって、その中空部には、磁石からの磁力線
は透過せず、その中空部内に固定された磁性作動体は消
磁の状態にある。次いで、当該液体の液面を低下させ
て、当該磁気遮蔽体の一部が液面上に露出して、外部か
らの輻射熱を受けて温度が上昇すると、当該磁界強度下
での超電導体の臨界温度を上回り、当該磁気遮蔽体の超
電導状態は、常電導状態に転移して、その中空部にまで
磁力線は浸透して、中空部内の磁性作動体は励磁された
状態を得る。再度液面を上昇させれば、当該磁気遮蔽体
は当該臨界温度以下に冷却され、超電導体の状態に復元
され、再び当該中空部内の磁性作動体は消磁される。以
上の液面操作により、当該磁性作動体は、励磁と消磁の
行程を繰り返すことができる。

（実施例）以下に本発明の実施例を、図面に基づき説明する。

第６図は、液体ヘリウムで冷却された超電導コイル１
と、当該コイル１の中空部内部下方に固定された超電導
積層体の磁気遮蔽体３と、昇降装置７の支持杆71の先端
に昇降可能に取付られた磁性作動体２とから成り、同図
ａ）に示すように、磁性作動体２は、その上昇限で、当
該コイル１の中空部中心にあって、磁性作動体２の上面
が、高温側熱浴槽４の表面と接触して冷却され、また同
図ｂ）に示すように、その下降限では、当該磁気遮蔽体
３の中空部33に挿入されて、かつ、冷浴である低温側熱
浴５即ち目的の冷却されるべき固体５と面接している実
施例である。本装置自体は、真空槽に収容されて、熱的
に遮蔽されている。また高温側熱浴槽４は、冷却媒体と
しての気体ヘリウムが、冷却機（図示せず）との間を循
環して、冷却される。低温側熱浴５即ち冷浴５には、熱
伝導の良いサファイアが好んで利用される。

磁性作動体２は、上昇限では、強磁界中にあって、励
磁されて、熱を発するが、この熱は高温側熱浴槽４によ
り一定温度まで冷却される。次いで、急速に当該磁性作
動体２は、下降されて、磁気遮蔽体３の中空部33に収容
されると、断熱的に消磁され、寒冷を発生するが、同時
に冷浴５から熱を奪い、当該冷浴５を冷却する。更に、
当該磁性作動体２が上昇して、当該磁気遮蔽体３の当該
中空部33を脱出して、当該コイル１の中心部に収容され
ると、上記同様に断熱励磁による発熱と高温側熱浴４に
よる冷却がおこなわれる。この一連の行程により、冷浴
５から熱浴４へ熱移動が起こり、冷浴５が冷却される。

この磁気冷凍機においては、磁性作動体２は、急速に
昇降させるとともに、上限と下限では、熱浴４と冷浴５
とで、接触時間を確保するため、休止させる過程を設け
ることが望ましく、また、超電導コイル１の極く近傍の
比較的磁界強度の大きい位置に完全零磁界を得ることが
できるので、磁性作動体２の移動距離が短くてすみ、励
磁消磁を理想的な断熱過程に近かずけることになる。

第６図ｃ）は、超電導コイル１の下端部に、当該コイ
ル内径と同程度の内径を有する磁気遮蔽体３を同軸状に
列設した実施例であり、超電導コイル１の中空部には、
磁気遮蔽体３が挿入されないので、コイル内径を小さく
することができる。さらに、当該コイル１の中空部の強
磁界全域を当該磁性作動体２のために利用できる利点が
ある。この例では、冷却されるべき低温側熱浴５を、気
体ヘリウム槽として、当該磁性作動体２と接触する槽面
に可撓性を付与して熱伝達を良好にするとともに、気体
ヘリウムを循環するポンプ６を備えて、槽内温度の均一
を図っている。

第７図は、超電導コイル１の強磁界中に磁性作動体２
を固定し、超電導性の円筒状磁気遮蔽体３を、その中空
部33内に当該磁性作動体２を収容可能に、昇降できるよ
うに配設されている実施例であって、当該磁性作動体２
は多孔性であって、容器21に収容されており、冷却媒体
であるヘリウムは、冷却機41と冷浴51から切替バルブV1
と配管23とを経由して、当該磁性作動体２の内部を挿通
して、当該容器21内から配管24と切替バルブV2を経由し
て、冷却機41と冷浴51に帰る経路が設けられている。

同図ａ）は、当該磁気遮蔽体３が下降限にあって、磁
性作動体２は、当該コイル１の強磁界中で励磁されて、
発生した熱は、切替バルブV1、V2により、冷却機41との
間の気体ヘリウムの循環によって、除去されて、当該磁
性作動体２は冷却される。次いで、同図ｂ）に示すよう
に、当該磁気遮蔽体３をその収容容器33ごと、昇降装置
に連結された支持杆71により、上昇させると、当該磁性
作動体２は、当該磁気遮蔽体３の中空部33内に収容され
て、消磁されて、寒冷を発生させるが、切替バルブV1、
V2を切替て、当該磁性作動体２と冷浴51との間を気体ヘ
リウムを循環させて、冷却すべき目的の当該冷浴51を冷
却する。

第８図は、超電導コイル１の内側に固定された磁性作
動体２を磁気遮蔽体３の中空部33に同心状に配置固定し
て、超電導性の磁気遮蔽体３が浸漬されている液体の液
面35を制御して、磁性作動体２の励磁消磁を行う磁気冷
凍機の実施例をしめすが、同図ａ）には、当該磁気遮蔽
体３を収容している密閉容器34と当該超電導コイル１を
収容している密閉容器14とはその最下部において連通し
ており、両容器14、34は、上部よりそれぞれ配管18、38
が接続され、切替弁61を経て、若干の差圧が設定されて
いる高圧側配管39と低圧側配管19に接続されている。両
容器14、34には、上部に適度の空間を残して、液体が充
填されている。

当該磁気遮蔽体３を構成している超電導体板31に50％
Nb−50％Ti合金を使用した場合には、当該液体にはヘリ
ウムを使用することができ、この場合、ヘリウムの沸点
温度以下で、超電導状態であり、高磁界中であるから、
当該沸点温度より僅か２〜3Kの高温でも常電導性とな
る。

第８図ａ）は、当該磁気遮蔽体３の収容容器34中の液
体ヘリウムは、当該磁気遮蔽体３を完全に覆って、その
液面は、他方の当該超電導コイル１とほぼ同一水準にあ
り、当該磁気遮蔽体３は当該液体により冷却されて、磁
気遮蔽の状態にあるから、当該磁性作動体２は消磁され
ている。次に同図ｂ）に示すように、切替バルブ61によ
り配管38を高圧側にすると、磁気遮蔽体３の収容容器34
の液面は低下し、連通部16を伝って、液体ヘリウムは、
当該コイル１の容器14側の液面15を上昇させるが、この
結果、当該磁気遮蔽体３の上半分は、当該液面35から露
出して、周囲からの輻射熱により加温され、当該臨界温
度を超えれば、超電導性を失い、当該コイルからの磁力
線は、露出した磁気遮蔽体３を浸透し、当該中空部33の
磁性作動体２を励磁することになる。

以上のように、切替弁61の操作によって、磁気遮蔽体
３の容器34の液面35を制御して、当該磁気遮蔽体３の上
部の露出浸漬を繰り返すことにより、磁性作動体の励磁
消磁を繰り返すことができる。

なお、この実施例では、磁性作動体２は、容器21内の
液体ヘリウム中に浸漬されて、当該容器の下部には、超
流動ヘリウムのみを透過するスーパーリーク25を介在さ
せて、冷浴27が接続されている。磁性作動体２が励磁さ
れたときは、当該液体ヘリウムが蒸発して、潜熱により
冷却され、概ね大気圧下で4.1Kに保持され、次の断熱消
磁の過程で、当該液体ヘリウムを急速に冷却して、2K程
度に達すると、上記スーパーリーク25を透過して、当該
液体ヘリウム中の超流動ヘリウムのみが、冷浴26の容器
中に収容されるが、この超流動ヘリウムの平衡温度1.9K
以下が得られる。即ち、磁性作動体２を内包する液体ヘ
リウムの沸点温度4.1Kから冷浴温度1.9Kを常時得る磁気
冷凍機となる。

以上の実施例には、磁気遮蔽体３として、円環状の超
電導体板31と常電導性の板32との積層体を使用している
が、超電導体の帯と常電導体の帯とを貼り合せた帯状体
を筒状に巻着してなる超電導性円筒体をもって、実施す
ることもできる。

第４図は、超電導体31と常電導体32の層が円筒軸と同
軸状に巻着されて筒体をなしている層状体の例であっ
て、当該円筒軸に垂直な磁力線９は当該円筒体を迂回し
て、当該中空部33には、磁力線９は浸透しないから、磁
界強度は零となり、磁性作動体２の消磁空間として利用
することができる。また、超電導体にＹ−Ba−Cu−Ｏ系
酸化物の焼結体を使用すれば、液体窒素温度下で作動す
る冷凍機も可能で、常温超電導体の出現により常温用の
冷凍機も可能になる。

第５図は、コイル中心軸が一致する２個のコイル1,
1′を配置して、強磁界を作り、当該磁界中には、磁性
作動体２と第４図に示した当該磁気遮蔽体３とを配置
し、同図ａ）には、両コイル1,1′の中間で中心軸より
離れた弱磁場の位置に当該磁気遮蔽体３を固定して、磁
性作動体２を当該両コイル1,1′の中間の中心軸上で励
磁し、次いで、同図ｂ）のように、当該磁性作動体２を
当該磁気遮蔽体３の中空部33に挿入して、消磁するもの
である。

第５図ｃ）は、両コイル1,1′の中心軸上の中間位置
に磁性作動体２が固定されて、励磁されており、次い
で、同図ｄ）のように、当該磁気遮蔽体３を当該磁性作
動体２を、その中空部33内に収容するように、移動させ
て、消磁するもので、昇降機構により繰り返し、当該磁
気遮蔽体３を昇降させれば、磁気冷凍機となる。２個の
コイルを同軸状に並列すれば、当該２個のコイル内径内
を通過する磁界は安定し、特にヘルムホルツ型コイルの
配置にすれば、当該コイル間の磁界強度は略一定とな
り、上記の円筒軸に同軸状に巻着された層状の超電導性
の磁気遮蔽体の使用に好都合である。

（発明の効果）本発明の磁気冷凍機を実施すれば、次のような効果を
奏することができる。

１）磁気遮蔽体は、超電導体板と常電導体板との積層体
であって、その中空部には、外部磁場が強大であって
も、磁力線は浸透せずに零磁場とすることができるか
ら、超電導コイルの発生磁場中で励磁された磁性作動体
を当該磁気遮蔽体の中空部に挿入収容して、完全に消磁
することができ、従って、励磁消磁過程の磁束密度変化
量が大きく、且つ零磁場での消磁により理想的な冷却サ
イクルに近かずけられるので、冷凍機の熱効率が高く得
られる。さらに、当該磁気遮蔽体は超電導コイル内に移
動可能に配置することができ、励磁−消磁過程での当該
磁気遮蔽体又は当該磁性作動体の往復移動距離を極力短
縮することが可能となり、磁気冷凍機自体を小形化軽量
化することができる。

２）当該磁気遮蔽体の完全な遮蔽効果により、超電導コ
イルは、永久電流モードで使用することができ、コイル
電流断続に伴う電力損失が生ぜず、且つ、消磁過程では
零磁界による吸熱量が大きく確保できるから、熱効率の
高い磁気冷凍機を実現することができる。また、比較的
大きい容積の磁性作動体を使用することができるので、
高い冷却パワーを実現できる。

３）超電導性磁気遮蔽体の浸漬液体の液面を制御して、
当該磁気遮蔽体を冷却加温して、磁性作動体の励磁消磁
を繰り返す方式の冷凍機にあっては、液面制御の為のバ
ルブ以外には、可動機械部が存在せず、冷凍機は極めて
静かに作動するので、精密機器の冷却部として利用価値
が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）及び同図（ｃ）、（ｄ）は、本磁
気冷凍機の概念的断面図を、第２図は、本磁気冷凍機に
使用する磁気遮蔽体の斜視図を、第３図は、当該磁気遮
蔽体の近傍の外部磁場の挙動を示す磁力線図を、第４図
は、中心軸に同軸状に層状をなす磁気遮蔽体の外部磁力
線分布図を、第５図は、他の実施例の冷凍機の第１図同
様図を、第６図は、本発明の一の実施例である磁気冷凍
機の断面図であって、同図（ａ）は、磁性作動体が上昇
限にあって励磁されている状態を、同図（ｂ）は、磁性
作動体が下降限にあって消磁されている状態を、第７図
は、磁気遮蔽体を移動可能とした磁気冷凍機の断面図
を、第８図は、磁気遮蔽体の冷却液の液面を制御する方
式の磁気冷凍機の断面図を夫々示す。（符号の説明）１……超電導コイル、２……磁性作動体、３……磁気
遮蔽体、４……高温側熱浴、５……低温側熱浴、６……
循環ポンプ、７……昇降装置。

フロントページの続き (72)発明者杉岡孝雄大阪府大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内 (72)発明者井上勝大阪府大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内 (72)発明者大谷光平大阪府大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内 (72)発明者佐藤学大阪府大阪市北区堂山町１番５号高圧ガス工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 21/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁界を発生させる磁石と、筒状の超電導
性磁気遮蔽体と、磁性作動体と、当該磁性作動体もしく
は当該磁気遮蔽体を往復移動させる往復機構とから成
り、当該往復機構によって、当該磁性作動体が当該強磁界中
において励磁される過程と、当該磁性作動体が当該磁気
遮蔽体の中空部に挿入もしくは収容されて消磁される過
程と、を繰り返すことにより、当該磁性作動体が寒冷を
発生させるようになした磁気冷凍機。
【請求項２】強磁界を発生させる磁石と、当該磁界中に
配置された筒状の超電導性磁気遮蔽体と、当該磁気遮蔽
体の中空部に配置された磁性作動体と、当該磁気遮蔽体
が浸漬される冷却液体の液面を制御する液面制御機構
と、から成り、当該超電導性磁気遮蔽体は、当該液体の温度より高い温
度で、磁気を透過するものであって、当該液面制御機構によって、当該磁気遮蔽体の一部が当
該液面より露出することにより当該磁性作動体が励磁さ
れる過程と、当該磁気遮蔽体が当該液体中に浸漬されて
当該磁性作動体が消磁される過程と、を繰り返すことに
より、当該磁性作動体が寒冷を発生させるようになした
磁気冷凍機。
【請求項３】当該筒状の超電導性磁気遮蔽体が、超電導
性を示す超電導体の環板と常電導性もしくは絶縁性を示
す環板との積層体である請求項１もしくは２記載の磁気
冷凍機。
【請求項４】当該筒状の超電導性磁気遮蔽体が、超電導
体の薄層と非磁性金属薄層との帯体を筒状に巻着成形し
てなる積層体である請求項１もしくは２記載の磁気冷凍
機。
【請求項５】当該筒状の超電導性磁気遮蔽体が、酸化物
超電導体の粉末成型焼結体もしくは酸化物超電導体薄層
と非磁性金属薄層との帯体を筒状に巻着成形してなる焼
結体である請求項１もしくは２記載の磁気冷凍機。