JP3316356B2 - 磁気冷凍機 - Google Patents
磁気冷凍機Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/002—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects
- F25B2321/0021—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects with a static fixed magnet
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体が超伝導マ
グネットによる磁場を通過するときの断熱消磁過程で同
磁性体に生ずる温度降下を利用して、固体と液体が共存
するスラッシュ状態の極低温流体を製造するための磁気
冷凍機に関する。
グネットによる磁場を通過するときの断熱消磁過程で同
磁性体に生ずる温度降下を利用して、固体と液体が共存
するスラッシュ状態の極低温流体を製造するための磁気
冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、ピストンに接続された磁性体が
上下動することで磁性体への磁界の印加・除去を行うよ
うに構成された従来の往復型の磁気冷凍機の断面図であ
る。図４において、１は侵入熱を低減するための断熱真
空容器、２は断熱真空容器のフランジ部である。３は常
温から輻射熱をシールドするための液体窒素槽、４は液
体窒素、５は液体窒素４の供給管、６は蒸発した液体窒
素４の逃気管である。
上下動することで磁性体への磁界の印加・除去を行うよ
うに構成された従来の往復型の磁気冷凍機の断面図であ
る。図４において、１は侵入熱を低減するための断熱真
空容器、２は断熱真空容器のフランジ部である。３は常
温から輻射熱をシールドするための液体窒素槽、４は液
体窒素、５は液体窒素４の供給管、６は蒸発した液体窒
素４の逃気管である。
【０００３】７，８は液体窒素槽３に設置された輻射シ
ールド板である。９はＧＭ（ギフォード・マクマホレ）
冷凍機の第一段寒冷発生部、１０はＧＭ冷凍機の第二段
寒冷発生部である。１１ａ，１１ｂは磁性体１２ａと１
２ｂを固定するためのピストンで、図４では１２ａが上
死点、１２ｂが下死点に位置している。１３ａ，１３ｂ
はピストン１１ａ，１１ｂを収めるためのシリンダであ
る。
ールド板である。９はＧＭ（ギフォード・マクマホレ）
冷凍機の第一段寒冷発生部、１０はＧＭ冷凍機の第二段
寒冷発生部である。１１ａ，１１ｂは磁性体１２ａと１
２ｂを固定するためのピストンで、図４では１２ａが上
死点、１２ｂが下死点に位置している。１３ａ，１３ｂ
はピストン１１ａ，１１ｂを収めるためのシリンダであ
る。
【０００４】１４ａ，１４ｂはシリンダ１３ａ，１３ｂ
内のうち、超伝導マグネット１５ａ，１５ｂの強磁場空
間内に設置された、銅などの熱の良導体で構成される円
筒状の排熱部で、磁性体１２ａ，１２ｂの発熱時に十分
な排熱が行えるように両者の距離は１００μｍまで近づ
けている。１６ａ，１６ｂはＧＭ冷凍機第二段寒冷発生
部１０と排熱部１４ａ，１４ｂを熱的に結合する銅ブロ
ックである。
内のうち、超伝導マグネット１５ａ，１５ｂの強磁場空
間内に設置された、銅などの熱の良導体で構成される円
筒状の排熱部で、磁性体１２ａ，１２ｂの発熱時に十分
な排熱が行えるように両者の距離は１００μｍまで近づ
けている。１６ａ，１６ｂはＧＭ冷凍機第二段寒冷発生
部１０と排熱部１４ａ，１４ｂを熱的に結合する銅ブロ
ックである。
【０００５】１７は超伝導マグネット１５ａ，１５ｂを
冷却するための液体ヘリウム、１８は液体ヘリウム容
器、１９は蒸発した液体ヘリウム１７の逃気管、２０は
液体ヘリウム１７の注入管である。ピストン１１ａ，１
１ｂは常温空間において、支持材２１ａ，２１ｂを介し
てラック２２ａ，２２ｂに接続され、ラック２２ａ，２
２ｂはピニオン２３とかみ合う。
冷却するための液体ヘリウム、１８は液体ヘリウム容
器、１９は蒸発した液体ヘリウム１７の逃気管、２０は
液体ヘリウム１７の注入管である。ピストン１１ａ，１
１ｂは常温空間において、支持材２１ａ，２１ｂを介し
てラック２２ａ，２２ｂに接続され、ラック２２ａ，２
２ｂはピニオン２３とかみ合う。
【０００６】ラック２２ａ，２２ｂは、ピストン１１ａ
と１１ｂに接続された磁性体１２ａ，１２ｂが半周期だ
け位相の違う磁気冷凍サイクルを実現するように、ピニ
オン２３とかみ合う位置が調整されている。この調整に
よって磁性体１２ａを超伝導マグネット１５ａの磁場空
間から引き抜く力を、磁性体１２ｂが超伝導マグネット
１５ｂに引き寄せられる力と相殺できるので、磁性体を
上下動するための所要動力を低減できる。
と１１ｂに接続された磁性体１２ａ，１２ｂが半周期だ
け位相の違う磁気冷凍サイクルを実現するように、ピニ
オン２３とかみ合う位置が調整されている。この調整に
よって磁性体１２ａを超伝導マグネット１５ａの磁場空
間から引き抜く力を、磁性体１２ｂが超伝導マグネット
１５ｂに引き寄せられる力と相殺できるので、磁性体を
上下動するための所要動力を低減できる。
【０００７】２４ａ，２４ｂはシリンダ１３ａ，１３ｂ
内のガスを常温部からシールするためのキャップシール
である。２５は極低温流体で、例えば水素を再液化する
場合は、磁性体１２ａ，１２ｂとしてＧＧＧ（Ｇｄ3 Ｇ
ａ5 Ｏ12，ガドリウム・ガリウム・ガーネット）等が用
いられる。２６は極低温流体２５を収めるための容器
で、２７ａ，２７ｂは蒸発した極低温流体２５を再液化
するための吸熱部、２８ａと２８ｂは、排熱部１４ａ，
１４ｂと吸熱部２７ａ，２７ｂの間を結合する断熱空間
である。
内のガスを常温部からシールするためのキャップシール
である。２５は極低温流体で、例えば水素を再液化する
場合は、磁性体１２ａ，１２ｂとしてＧＧＧ（Ｇｄ3 Ｇ
ａ5 Ｏ12，ガドリウム・ガリウム・ガーネット）等が用
いられる。２６は極低温流体２５を収めるための容器
で、２７ａ，２７ｂは蒸発した極低温流体２５を再液化
するための吸熱部、２８ａと２８ｂは、排熱部１４ａ，
１４ｂと吸熱部２７ａ，２７ｂの間を結合する断熱空間
である。
【０００８】以上の構成をもつ磁気冷凍機において、ラ
ック２２ａとピニオン２３によりピストン１１ａが上昇
され、磁性体１２ａが超伝導マグネット１５ａの磁界が
強くなる断熱空間２８ａに近づくと、温度は上昇する
（断熱励磁過程）。磁性体１２ａがさらに上方向に移動
し、超伝導マグネット１５ａの磁界が最大となる排熱部
１４ａに近づくと、発熱した磁性体１２ａは、排熱部１
４ａと銅ブロック１６ａを通してＧＭ冷凍機第二段寒冷
発生部１０へ熱が奪われる（等温励磁過程）。
ック２２ａとピニオン２３によりピストン１１ａが上昇
され、磁性体１２ａが超伝導マグネット１５ａの磁界が
強くなる断熱空間２８ａに近づくと、温度は上昇する
（断熱励磁過程）。磁性体１２ａがさらに上方向に移動
し、超伝導マグネット１５ａの磁界が最大となる排熱部
１４ａに近づくと、発熱した磁性体１２ａは、排熱部１
４ａと銅ブロック１６ａを通してＧＭ冷凍機第二段寒冷
発生部１０へ熱が奪われる（等温励磁過程）。
【０００９】次いでピストン１１ａを下降させると、磁
性体１２ａは再び断熱空間２８ａに達する。このとき磁
性体１２ａの温度は低下する（断熱消磁過程）。さらに
磁性体１２ａが下降し、吸熱部２７ａに近づくと、磁性
体１２ａの温度はさらに降下する。このとき磁性体１２
ａの温度が、極低温流体２５の沸点以下になると、吸熱
部２７ａにおいて、極低温流体２５は再液化される（等
温消磁過程）。
性体１２ａは再び断熱空間２８ａに達する。このとき磁
性体１２ａの温度は低下する（断熱消磁過程）。さらに
磁性体１２ａが下降し、吸熱部２７ａに近づくと、磁性
体１２ａの温度はさらに降下する。このとき磁性体１２
ａの温度が、極低温流体２５の沸点以下になると、吸熱
部２７ａにおいて、極低温流体２５は再液化される（等
温消磁過程）。
【００１０】磁性体１２ｂも、上述の磁性体１２ａと同
様な操作によって、極低温流体２５を再液化するサイク
ルを実現することが可能となる。したがって以上のよう
なサイクルを繰り返すことにより、磁気冷凍機は間欠的
に低温を発生し、蒸発した極低温流体２５を再液化でき
る。
様な操作によって、極低温流体２５を再液化するサイク
ルを実現することが可能となる。したがって以上のよう
なサイクルを繰り返すことにより、磁気冷凍機は間欠的
に低温を発生し、蒸発した極低温流体２５を再液化でき
る。
【００１１】次に図５は、回転板に固定された磁性体が
回転体の回転にともなって、回転体の円周上を移動する
ことで磁性体への磁界の印加・除去を行うように構成さ
れた従来の回転型の磁気冷凍機の断面図である。図５に
おいて、１は侵入熱を低減するための断熱真空容器、２
は断熱真空容器のフランジ部である。３は常温からの輻
射熱をシールドするための液体窒素槽、４は液体窒素、
５は液体窒素４の供給管、６は蒸発した液体窒素４の逃
気管である。
回転体の回転にともなって、回転体の円周上を移動する
ことで磁性体への磁界の印加・除去を行うように構成さ
れた従来の回転型の磁気冷凍機の断面図である。図５に
おいて、１は侵入熱を低減するための断熱真空容器、２
は断熱真空容器のフランジ部である。３は常温からの輻
射熱をシールドするための液体窒素槽、４は液体窒素、
５は液体窒素４の供給管、６は蒸発した液体窒素４の逃
気管である。
【００１２】７，８は液体窒素槽３に設置された輻射シ
ールド板である。９はＧＭ冷凍機の第一段寒冷発生部、
１０はＧＭ冷凍機の第二段寒冷発生部である。３１は磁
性体で、例えば水素を液化する場合は磁性体としてＧＧ
Ｇ（Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12，ガドリウム・ガリウム・ガーネ
ット）等が用いられる。
ールド板である。９はＧＭ冷凍機の第一段寒冷発生部、
１０はＧＭ冷凍機の第二段寒冷発生部である。３１は磁
性体で、例えば水素を液化する場合は磁性体としてＧＧ
Ｇ（Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12，ガドリウム・ガリウム・ガーネ
ット）等が用いられる。
【００１３】３２は磁性体１１に磁場を印加するための
超伝導マグネットで、極低温流体容器３３に収められた
極低温流体３４と熱の良導体（例えば銅）３５で熱的に
結合され冷却される。３６は極低温流体３４の供給管、
３７は蒸発した極低温流体３４の逃気管である。３８は
磁性体発熱時に磁性体から熱を奪う排熱部で、十分な排
熱が行えるように両者の距離は１００μｍまで近づけて
いる。
超伝導マグネットで、極低温流体容器３３に収められた
極低温流体３４と熱の良導体（例えば銅）３５で熱的に
結合され冷却される。３６は極低温流体３４の供給管、
３７は蒸発した極低温流体３４の逃気管である。３８は
磁性体発熱時に磁性体から熱を奪う排熱部で、十分な排
熱が行えるように両者の距離は１００μｍまで近づけて
いる。
【００１４】３９は排熱部３８とＧＭ冷凍機第二段寒冷
発生部１０とを熱的に結合するための熱の良導体（例え
ば銅）からなるブロックである。４０は磁性体３１を円
周上に移動させるための回転体、４１は磁性体３１を回
転体４０に固定するための支持構造で、回転体４０が滑
らかに回転できるように支持構造４１を取り付けるため
の溝を設け、回転体４０の上面と下面より数mm程度低く
なるように取り付けられている。
発生部１０とを熱的に結合するための熱の良導体（例え
ば銅）からなるブロックである。４０は磁性体３１を円
周上に移動させるための回転体、４１は磁性体３１を回
転体４０に固定するための支持構造で、回転体４０が滑
らかに回転できるように支持構造４１を取り付けるため
の溝を設け、回転体４０の上面と下面より数mm程度低く
なるように取り付けられている。
【００１５】４２は蒸発した極低温流体３４を再液化す
るための凝縮部である。４３は回転体４０を収めるため
の容器、４４は回転体４０の回転軸、４５，４６は回転
体４０を回転軸４４に取り付けるためのフランジ、４７
は回転体４０を収める容器４３に回転体４０を回転可能
なように固定するための軸で、４８は軸４７を固定する
ための軸受である。
るための凝縮部である。４３は回転体４０を収めるため
の容器、４４は回転体４０の回転軸、４５，４６は回転
体４０を回転軸４４に取り付けるためのフランジ、４７
は回転体４０を収める容器４３に回転体４０を回転可能
なように固定するための軸で、４８は軸４７を固定する
ための軸受である。
【００１６】４９は回転軸４４の軸受で、例えば４フッ
化エチレン樹脂製のものを用いる。５０は、蒸発してガ
スとなった極低温流体３４を常温部からシールするため
のキャップシールである。５１は回転体４０を回転させ
るための駆動用モータで、５２は駆動用モータ５１をフ
ランジ部２に固定するための架台である。
化エチレン樹脂製のものを用いる。５０は、蒸発してガ
スとなった極低温流体３４を常温部からシールするため
のキャップシールである。５１は回転体４０を回転させ
るための駆動用モータで、５２は駆動用モータ５１をフ
ランジ部２に固定するための架台である。
【００１７】以上のように構成された磁気冷凍機におい
て、磁性体３１が、回転体４０の回転に伴なって、超伝
導マグネット３２の磁場空間に近づくと温度が上昇する
（断熱励磁過程）。回転体４０が回転し、磁性体３１が
超伝導マグネットの磁界が最大となる排熱部３８に近づ
くと、発熱した磁性体は、排熱部３８と銅ブロック３９
を通してＧＭ冷凍機第二段寒冷発生部１０へ熱が奪われ
る（等温励磁過程）。
て、磁性体３１が、回転体４０の回転に伴なって、超伝
導マグネット３２の磁場空間に近づくと温度が上昇する
（断熱励磁過程）。回転体４０が回転し、磁性体３１が
超伝導マグネットの磁界が最大となる排熱部３８に近づ
くと、発熱した磁性体は、排熱部３８と銅ブロック３９
を通してＧＭ冷凍機第二段寒冷発生部１０へ熱が奪われ
る（等温励磁過程）。
【００１８】次に回転体４０が回転し、磁性体３１が超
伝導マグネット３２の磁場空間から離れると、磁性体３
１の温度は低下する（断熱消磁過程）。さらに、回転体
４０が回転し、磁性体３１の温度が、極低温流体３４の
沸点以下になると、吸熱部４２において、極低温流体３
４は再液化される（等温消磁過程）。
伝導マグネット３２の磁場空間から離れると、磁性体３
１の温度は低下する（断熱消磁過程）。さらに、回転体
４０が回転し、磁性体３１の温度が、極低温流体３４の
沸点以下になると、吸熱部４２において、極低温流体３
４は再液化される（等温消磁過程）。
【００１９】回転体４０の円周上には、複数の磁性体３
１が配置されているが、これらの磁性体は回転体が回転
することで同様に上記のサイクルを実現できる。以上の
ようなサイクルを繰り返すことにより、磁気冷凍機は間
欠的に低温を発生し、蒸発した極低温流体３４を再液化
できる。
１が配置されているが、これらの磁性体は回転体が回転
することで同様に上記のサイクルを実現できる。以上の
ようなサイクルを繰り返すことにより、磁気冷凍機は間
欠的に低温を発生し、蒸発した極低温流体３４を再液化
できる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の磁気冷
凍機には、往復型、回転型のいづれも解決すべき次の問
題点があった。即ち従来の磁気冷凍機には、液体ヘリウ
ムや超流動ヘリウムといった液体を断続的に生成するた
めの機構はあったが、断続的に固体を生成する機構が存
在しなかった。
凍機には、往復型、回転型のいづれも解決すべき次の問
題点があった。即ち従来の磁気冷凍機には、液体ヘリウ
ムや超流動ヘリウムといった液体を断続的に生成するた
めの機構はあったが、断続的に固体を生成する機構が存
在しなかった。
【００２１】本発明は、超伝導マグネットによる磁場を
磁性体が通過するときの断熱消磁過程で磁性体に生ずる
温度降下を利用した磁気冷凍機における前記問題点を解
決し、固体と液体からなるスラッシュ状の極低温流体を
生成させうるように構成した磁気冷凍機を提供すること
を課題としている。
磁性体が通過するときの断熱消磁過程で磁性体に生ずる
温度降下を利用した磁気冷凍機における前記問題点を解
決し、固体と液体からなるスラッシュ状の極低温流体を
生成させうるように構成した磁気冷凍機を提供すること
を課題としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁性体に磁場
を印加・除去するよう超伝導マグネットの磁場を通過さ
せて磁性体を移動させる磁性体駆動装置、及び磁性体が
その磁場を通過するときの断熱消磁過程で同磁性体に生
ずる温度降下により液化した極低温流体を貯える極低温
流体容器で構成される磁気冷凍機における前記課題を解
決するため、次の構成を採用する。
を印加・除去するよう超伝導マグネットの磁場を通過さ
せて磁性体を移動させる磁性体駆動装置、及び磁性体が
その磁場を通過するときの断熱消磁過程で同磁性体に生
ずる温度降下により液化した極低温流体を貯える極低温
流体容器で構成される磁気冷凍機における前記課題を解
決するため、次の構成を採用する。
【００２３】すなわち、本発明による磁気冷凍機では、
温度降下した前記磁性体が前記極低温流体容器内の極低
温流体に浸されて移動されるように構成すると共に、同
磁性体が再び磁場空間に移動するときに同磁性体の表面
に凝着した固体を削り落すための剥離手段を設けた構成
を採用する。
温度降下した前記磁性体が前記極低温流体容器内の極低
温流体に浸されて移動されるように構成すると共に、同
磁性体が再び磁場空間に移動するときに同磁性体の表面
に凝着した固体を削り落すための剥離手段を設けた構成
を採用する。
【００２４】本発明において、超伝導マグネットの磁場
を通過させて磁性体を移動させる磁性体駆動装置として
は、図４で説明したような往復型のもの、及び図５で説
明したような回転型のいづれの形式の装置であってもよ
く、要は温度降下した磁性体を極低温流体容器内の極低
温流体に浸して移動するように構成すればよい。また、
磁性体の表面に凝着した固体を削り落すための剥離手段
としては適宜の刃物等を設けたものであってよい。
を通過させて磁性体を移動させる磁性体駆動装置として
は、図４で説明したような往復型のもの、及び図５で説
明したような回転型のいづれの形式の装置であってもよ
く、要は温度降下した磁性体を極低温流体容器内の極低
温流体に浸して移動するように構成すればよい。また、
磁性体の表面に凝着した固体を削り落すための剥離手段
としては適宜の刃物等を設けたものであってよい。
【００２５】本発明による磁気冷凍機は前記した構成を
有しているので、超伝導マグネットが形成する磁場を通
過して移動されて断熱消磁過程で温度降下した磁性体は
極低温流体容器内の極低温流体に浸され、その表面に極
低温流体が凝着する。
有しているので、超伝導マグネットが形成する磁場を通
過して移動されて断熱消磁過程で温度降下した磁性体は
極低温流体容器内の極低温流体に浸され、その表面に極
低温流体が凝着する。
【００２６】磁性体の表面に凝着した固体は、磁性体が
磁場空間に移動されるときに剥離手段で削り落され、極
低温流体容器には固体と液体からなるスラッシュ状の極
低温流体が生成される。
磁場空間に移動されるときに剥離手段で削り落され、極
低温流体容器には固体と液体からなるスラッシュ状の極
低温流体が生成される。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明による磁気冷凍機に
ついて図１〜図３に示した実施の形態に基づいて具体的
に説明する。なお、以下の実施の形態において、図４，
図５に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡
単にするため同じ符号を付してある。
ついて図１〜図３に示した実施の形態に基づいて具体的
に説明する。なお、以下の実施の形態において、図４，
図５に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡
単にするため同じ符号を付してある。
【００２８】（実施の第１形態）まず、図１に示した実
施の第１形態について説明する。この実施の第１形態
は、図４で説明した往復型の磁気冷凍機に対し本発明を
適用した例である。図１に示す磁気冷凍機では、ピスト
ン１１ａ，１１ｂによって下降される温度低下した磁性
体１２ａ，１２ｂは容器２６内の極低温流体２５に浸漬
されるように構成されている。
施の第１形態について説明する。この実施の第１形態
は、図４で説明した往復型の磁気冷凍機に対し本発明を
適用した例である。図１に示す磁気冷凍機では、ピスト
ン１１ａ，１１ｂによって下降される温度低下した磁性
体１２ａ，１２ｂは容器２６内の極低温流体２５に浸漬
されるように構成されている。
【００２９】また、２９ａ，２９ｂは磁性体１２ａ，１
２ｂの表面に、磁性体温度低下時に凝着する固体となっ
た極低温流体２５を除去するための切削部である。３０
ａ，３０ｂは排熱部１４ａ，１４ｂの排熱量を増加させ
るための熱伝導用のガスとして、シリンダ１３ａ，１３
ｂ内に封入されたヘリウムガス３１ａ，３１ｂが切削部
２９ａ，２９ｂに流れ込まないようにするためのシール
リング（例えば４フッ化エチレン樹脂製）である。その
他の構成は図４に示した従来の磁気冷凍機と実質的に同
じである。
２ｂの表面に、磁性体温度低下時に凝着する固体となっ
た極低温流体２５を除去するための切削部である。３０
ａ，３０ｂは排熱部１４ａ，１４ｂの排熱量を増加させ
るための熱伝導用のガスとして、シリンダ１３ａ，１３
ｂ内に封入されたヘリウムガス３１ａ，３１ｂが切削部
２９ａ，２９ｂに流れ込まないようにするためのシール
リング（例えば４フッ化エチレン樹脂製）である。その
他の構成は図４に示した従来の磁気冷凍機と実質的に同
じである。
【００３０】このように構成された磁気冷凍機におい
て、断熱消磁過程で温度の低下した磁性体１２ａ，１２
ｂはピストン１１ａ，１１ｂによって、極低温流体２５
に完全に浸されるまで下降される。このとき磁性体１２
ａ，１２ｂの表面には、固体となった極低温流体２５が
凝着する（等温消磁過程）。付着した固体はシリンダ１
３ａ，１３ｂの下端に設けられた切削部２９ａ，２９ｂ
によって、磁性体１２ａ，１２ｂの表面から削りとら
れ、極低温流体容器２６へ貯蔵される。
て、断熱消磁過程で温度の低下した磁性体１２ａ，１２
ｂはピストン１１ａ，１１ｂによって、極低温流体２５
に完全に浸されるまで下降される。このとき磁性体１２
ａ，１２ｂの表面には、固体となった極低温流体２５が
凝着する（等温消磁過程）。付着した固体はシリンダ１
３ａ，１３ｂの下端に設けられた切削部２９ａ，２９ｂ
によって、磁性体１２ａ，１２ｂの表面から削りとら
れ、極低温流体容器２６へ貯蔵される。
【００３１】また、その他の二つの過程（断熱励磁過
程，等温励磁過程）については、図４によって説明した
従来の磁気冷凍機と同様に行うことができる。このよう
なサイクルを繰り返すことにより、極低温流体容器２６
内には固体と液体が共存するスラッシュ状態の極低温流
体２５を生成することができる。
程，等温励磁過程）については、図４によって説明した
従来の磁気冷凍機と同様に行うことができる。このよう
なサイクルを繰り返すことにより、極低温流体容器２６
内には固体と液体が共存するスラッシュ状態の極低温流
体２５を生成することができる。
【００３２】（実施の第２形態）次に、図２，図３に示
した実施の第２形態について説明する。この実施の第２
形態は、図５で説明した回転型の磁気冷凍機に対し本発
明を適用した例である。図２において５３はセラミック
ス系の高温超伝導材を利用した超伝導マグネットを示
す。この超伝導マグネット５３はＧＭ冷凍機第一段寒冷
発生部９と熱の良導体（例えば銅）から成るブロック５
４で熱的に結合されている。
した実施の第２形態について説明する。この実施の第２
形態は、図５で説明した回転型の磁気冷凍機に対し本発
明を適用した例である。図２において５３はセラミック
ス系の高温超伝導材を利用した超伝導マグネットを示
す。この超伝導マグネット５３はＧＭ冷凍機第一段寒冷
発生部９と熱の良導体（例えば銅）から成るブロック５
４で熱的に結合されている。
【００３３】５５ａ，５５ｂは回転軸４４ａ，４４ｂを
直角に曲げるためのギアである。５６は回転軸４４ａと
４４ｂを接続するために設けられた回転軸である。５７
は磁性体３１の表面に固体となって付着した極低温流体
を取り除くための切削部で、また図３において５８は蒸
発した極低温流体３４をシールするための構造で、例え
ば４フッ化エチレン樹脂製のものが用いられる。図２，
図３に示す磁気冷凍機のその他の構成は、図５に示した
ものと実質的に同じである。
直角に曲げるためのギアである。５６は回転軸４４ａと
４４ｂを接続するために設けられた回転軸である。５７
は磁性体３１の表面に固体となって付着した極低温流体
を取り除くための切削部で、また図３において５８は蒸
発した極低温流体３４をシールするための構造で、例え
ば４フッ化エチレン樹脂製のものが用いられる。図２，
図３に示す磁気冷凍機のその他の構成は、図５に示した
ものと実質的に同じである。
【００３４】このように構成された磁気冷凍機におい
て、液体の極低温流体よりも輸送、貯蔵効率のよいスラ
ッシュ状態の極低温流体を生成するための過程について
説明する。図３のＡの位置にある磁性体３１は超伝導マ
グネット５３の磁場空間を離れるとき温度が低下する
（断熱消磁過程）。回転体４０が回転し、Ｂの位置に来
て極低温流体３４中に浸漬された磁性体３１の表面に
は、固化した極低温流体が凝着する（等温消磁過程）。
て、液体の極低温流体よりも輸送、貯蔵効率のよいスラ
ッシュ状態の極低温流体を生成するための過程について
説明する。図３のＡの位置にある磁性体３１は超伝導マ
グネット５３の磁場空間を離れるとき温度が低下する
（断熱消磁過程）。回転体４０が回転し、Ｂの位置に来
て極低温流体３４中に浸漬された磁性体３１の表面に
は、固化した極低温流体が凝着する（等温消磁過程）。
【００３５】さらに回転体４０が回転すると、磁性体３
１の表面に凝着した固体は切削部５７によって磁性体３
１から切り取られ、極低温流体容器３３へ貯蔵される。
またその他の二つの過程（断熱励磁過程，等温励磁過
程）については、図５によって説明した従来の磁気冷凍
機と同様に行うことができる。
１の表面に凝着した固体は切削部５７によって磁性体３
１から切り取られ、極低温流体容器３３へ貯蔵される。
またその他の二つの過程（断熱励磁過程，等温励磁過
程）については、図５によって説明した従来の磁気冷凍
機と同様に行うことができる。
【００３６】このようなサイクルを繰り返すことにより
極低温流体容器３３内には、固体と液体が共存するスラ
ッシュ状態の極低温流体３４を生成することができる。
極低温流体容器３３内には、固体と液体が共存するスラ
ッシュ状態の極低温流体３４を生成することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明による磁気冷
凍機では、断熱消磁過程で温度が降下した磁性体を、極
低温流体（例えば液体水素）に浸るように移動し、磁性
体表面に固体となって付着した極低温流体を削り落すた
めの剥離手段を設けることで、スラッシュ状の極低温流
体を製造する磁気冷凍機を提供できる。
凍機では、断熱消磁過程で温度が降下した磁性体を、極
低温流体（例えば液体水素）に浸るように移動し、磁性
体表面に固体となって付着した極低温流体を削り落すた
めの剥離手段を設けることで、スラッシュ状の極低温流
体を製造する磁気冷凍機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による磁気冷凍機の断
面図。
面図。
【図２】本発明の実施の第２形態による磁気冷凍機の断
面図。
面図。
【図３】図２に示した実施の第２形態による磁気冷凍機
の動作の説明図。
の動作の説明図。
【図４】従来の往復型の磁気冷凍機を示す断面図。
【図５】従来の回転型の磁気冷凍機を示す断面図。
１ 断熱真空容器 ３ 液体窒素槽 ４ 液体窒素 ９ 第一段寒冷発生部 １０ 第二段寒冷発生部 １１ａ，１１ｂ ピストン １２ａ，１２ｂ 磁性体 １３ａ，１３ｂ シリンダ １４ａ，１４ｂ 排熱部 １５ａ，１５ｂ 超伝導マグネット １６ａ，１６ｂ 銅ブロック １７ 液体ヘリウム １８ 液体ヘリウム容器 ２２ａ，２２ｂ ラック ２３ ピニオン ２５ 極低温流体 ２６ 極低温流体容器 ２７ａ，２７ｂ 吸熱部 ２８ａ，２８ｂ 断熱空間 ２９ａ，２９ｂ 切削部 ３０ａ，３０ｂ シールリング ３１ａ，３１ｂ ヘリウムガス ３１ 磁性体 ３３ 極低温流体容器 ３４ 極低温流体 ３８ 排熱部 ３９ 銅ブロック ４０ 回転体 ４１ 支持構造 ４２ 凝縮部 ４３ 容器 ４４ａ，４４ｂ 回転軸 ４７ 軸 ４８，４９ 軸受 ５０ キャップシール ５１ 駆動用モータ ５３ 超伝導マグネット ５５ａ，５５ｂ ギア ５６ 回転軸 ５７ 切削部
Claims (1)
- 【請求項１】 磁性体、磁場を形成する超伝導マグネッ
ト、前記磁性体に磁場を印加・除去するよう前記磁場を
通過させて前記磁性体を移動させる磁性体駆動装置、及
び前記磁性体が前記磁場を通過するときの断熱消磁過程
で同磁性体に生ずる温度降下により液化した極低温流体
を貯える極低温流体容器で構成される磁気冷凍機におい
て、温度降下した前記磁性体が前記極低温流体容器内の
極低温流体に浸されて移動されるように構成すると共
に、同磁性体が再び磁場空間に移動されるときに同磁性
体の表面に凝着した固体を削り落すための剥離手段を設
けたことを特徴とする磁気冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27888995A JP3316356B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 磁気冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27888995A JP3316356B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 磁気冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09119743A JPH09119743A (ja) | 1997-05-06 |
| JP3316356B2 true JP3316356B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=17603519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27888995A Expired - Fee Related JP3316356B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 磁気冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3316356B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008241215A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Kyushu Univ | 蓄冷型極低温冷凍機 |
| JP2018115792A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | サンデンホールディングス株式会社 | 磁気ヒートポンプ装置 |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP27888995A patent/JP3316356B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09119743A (ja) | 1997-05-06 |
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