JPH0151747B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0151747B2 JPH0151747B2 JP57017414A JP1741482A JPH0151747B2 JP H0151747 B2 JPH0151747 B2 JP H0151747B2 JP 57017414 A JP57017414 A JP 57017414A JP 1741482 A JP1741482 A JP 1741482A JP H0151747 B2 JPH0151747 B2 JP H0151747B2
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- Japan
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- gas
- magnetic refrigeration
- temperature
- displacer
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- Expired
Links
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Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス冷凍と磁気冷凍とを組合せた冷
凍機に関する。
凍機に関する。
最近、超電導電力貯蔵システムなどで、小型で
且つ4.2K以下の到達温度に到達することができ
る冷凍機が望まれている。しかし、従来の例えば
ギフオード・マクマオン（Gifford―Mcmahon）
方式等のガス冷凍では、低温で蓄冷器損失が増大
するためその到達温度は10K前後である。一方磁
気冷凍は、原理的に4.2K以下の温度に到達する
ことができるが、ステヤート（W.A.Steyert）に
よるホイール方式では、車輪状の作業物質が高温
と低温熱源の間を、適当な磁気分布の中で回転す
るような仕組みになつており、低温部と高温部間
の熱伝導を防ぐために断熱部を挟んで高温部と低
温部間をシールし気密性を保たなければならない
が、不用な摩擦熱の発生を防止して気密性を保障
するシールをすることは未だ困難で高温度のヘリ
ウムが低温部に流れ込む。またバークレイ（J.A.
Barcay）の方式では、蓄冷流体容器中の静止ヘ
リウムガスの温度勾配を利用するため、対流など
でヘリウムガスが混り合つて適当な温度勾配が乱
され易い。したがつて両方式ともこの原因で大き
な熱損失を生じ、効率の低い冷凍機しか現実には
実現されていない。
且つ4.2K以下の到達温度に到達することができ
る冷凍機が望まれている。しかし、従来の例えば
ギフオード・マクマオン（Gifford―Mcmahon）
方式等のガス冷凍では、低温で蓄冷器損失が増大
するためその到達温度は10K前後である。一方磁
気冷凍は、原理的に4.2K以下の温度に到達する
ことができるが、ステヤート（W.A.Steyert）に
よるホイール方式では、車輪状の作業物質が高温
と低温熱源の間を、適当な磁気分布の中で回転す
るような仕組みになつており、低温部と高温部間
の熱伝導を防ぐために断熱部を挟んで高温部と低
温部間をシールし気密性を保たなければならない
が、不用な摩擦熱の発生を防止して気密性を保障
するシールをすることは未だ困難で高温度のヘリ
ウムが低温部に流れ込む。またバークレイ（J.A.
Barcay）の方式では、蓄冷流体容器中の静止ヘ
リウムガスの温度勾配を利用するため、対流など
でヘリウムガスが混り合つて適当な温度勾配が乱
され易い。したがつて両方式ともこの原因で大き
な熱損失を生じ、効率の低い冷凍機しか現実には
実現されていない。
本発明は、高効率の4.2K以下の到達温度を有
する冷凍機を得ることをその目的とするもので、
ガス通路に磁気冷凍作業物質を配置し、該磁気冷
凍作業物質を磁化及び消磁すると共にガスを圧縮
及び膨脹させ、前記磁気冷凍作業物質及びガスを
それぞれガス及び磁気冷凍作業物質に対して蓄冷
作用をさせることを特徴とする。
する冷凍機を得ることをその目的とするもので、
ガス通路に磁気冷凍作業物質を配置し、該磁気冷
凍作業物質を磁化及び消磁すると共にガスを圧縮
及び膨脹させ、前記磁気冷凍作業物質及びガスを
それぞれガス及び磁気冷凍作業物質に対して蓄冷
作用をさせることを特徴とする。
以下本発明の実施例を図面につき説明する。第
１図は本発明の冷凍機の線図で、同図において１
はデイスプレーサ、これはシリンダ２内に配設さ
れ回転体３に偏心して軸支された桿体４により上
下動するようにしてあり、シリンダ２との間に３
個所にシール５が施されている。６ａ，６ｂは蓄
冷器で、それぞれ例えば100メツシユ程度の銅網、
鉛粒から成る。７は磁気冷凍作業物質、８は断熱
膨脹空間、９はコールドヘツド、１０は超電導マ
グネツト１１及び液体ヘリウム１２を内蔵する容
器で、回転体１３により上下動するようにしてあ
る。１４は真空槽、１５はこれに連結された真空
ポンプ、１６はコンプレツサ、１７及び１８はバ
ルブV1，V2である。
１図は本発明の冷凍機の線図で、同図において１
はデイスプレーサ、これはシリンダ２内に配設さ
れ回転体３に偏心して軸支された桿体４により上
下動するようにしてあり、シリンダ２との間に３
個所にシール５が施されている。６ａ，６ｂは蓄
冷器で、それぞれ例えば100メツシユ程度の銅網、
鉛粒から成る。７は磁気冷凍作業物質、８は断熱
膨脹空間、９はコールドヘツド、１０は超電導マ
グネツト１１及び液体ヘリウム１２を内蔵する容
器で、回転体１３により上下動するようにしてあ
る。１４は真空槽、１５はこれに連結された真空
ポンプ、１６はコンプレツサ、１７及び１８はバ
ルブV1，V2である。
次にその作動について説明する。
デイスプレーサ１及び超電導マグネツト１１の
上下動の周期及び位相は、第２図示のような関係
にある（Ｄ：デイスプレーサの動き、Ｍ：超電導
マグネツトの動き）。今、デイスプレーサ１が第
２図示の点イ→ロ移動する時、すなわち第１図で
上限にある時、超電導マグネツト１１は下降中間
点にあり、イ点から磁気冷凍作業物質７に磁場が
かかり始め、ロ点で磁場Ｈ＝H0となり該物質７
は発熱する。このイ点では第３図のようにバルブ
V2は開き、V1は閉まるから、ヘリウムガスは膨
脹して（同時に熱が下がつて）前記物質７を通つ
ていくため、その発熱を排出し、点ロに至る。こ
のときヘリウムガスは該物質７に対して蓄冷材と
して作用する。次いで、デイスプレーサ１が点ロ
→ハに下降しているとき、バルブV2はなお開い
ているから、冷たいヘリウムガスはさらに抜けて
いき、一方、超電導マグネツト１１も下降してい
るため、等磁場（Ｈ＝H0）のまま前記作業物質
の温度は下がる。以上の各点イ、ロ、ハにおける
磁気冷凍作業物質７のエントロピーＳ及び温度Ｔ
並びにヘリウムガスの圧力Ｐ及び体積Ｖは、第４
図示の該物質７のエントロピー曲線及び第５図示
のヘリウムガスの圧力―体積曲線上に示される。
上下動の周期及び位相は、第２図示のような関係
にある（Ｄ：デイスプレーサの動き、Ｍ：超電導
マグネツトの動き）。今、デイスプレーサ１が第
２図示の点イ→ロ移動する時、すなわち第１図で
上限にある時、超電導マグネツト１１は下降中間
点にあり、イ点から磁気冷凍作業物質７に磁場が
かかり始め、ロ点で磁場Ｈ＝H0となり該物質７
は発熱する。このイ点では第３図のようにバルブ
V2は開き、V1は閉まるから、ヘリウムガスは膨
脹して（同時に熱が下がつて）前記物質７を通つ
ていくため、その発熱を排出し、点ロに至る。こ
のときヘリウムガスは該物質７に対して蓄冷材と
して作用する。次いで、デイスプレーサ１が点ロ
→ハに下降しているとき、バルブV2はなお開い
ているから、冷たいヘリウムガスはさらに抜けて
いき、一方、超電導マグネツト１１も下降してい
るため、等磁場（Ｈ＝H0）のまま前記作業物質
の温度は下がる。以上の各点イ、ロ、ハにおける
磁気冷凍作業物質７のエントロピーＳ及び温度Ｔ
並びにヘリウムガスの圧力Ｐ及び体積Ｖは、第４
図示の該物質７のエントロピー曲線及び第５図示
のヘリウムガスの圧力―体積曲線上に示される。
デイスプレーサ１が点ハ→ニに下降して下限位
置に達し、超電導マグネツト１１はその間上昇を
続けるから、磁気冷凍作業物質７はＨ＝H0から
磁場が零になり、このため冷却されて温度が更に
低下する。しかし、このときバルブV1は開いて
（V2は閉まる）、高圧のヘリウムガスはコンプレ
ツサ１６、バルブV1を経てシリンダ２の上方か
ら蓄冷器６ａ，６ｂ及び磁気冷凍作業物質７及び
断熱膨脹空間８に入つてくるので、該物質７は蓄
冷器として作用してガスを冷却し、結局点ニまで
温度が下がる。デイスプレーサ１が引続き点ニ→
イに上昇すると、超電導マグネツト１１も同様に
上昇するので磁気冷凍作業物質７はＨ＝０のまゝ
であり、このときバルブV1はなお開いていて前
記物質７部に高圧ガスが入つて来ているので、第
４図示のＨ＝０のエントロピー曲線上を上方に移
動する。
置に達し、超電導マグネツト１１はその間上昇を
続けるから、磁気冷凍作業物質７はＨ＝H0から
磁場が零になり、このため冷却されて温度が更に
低下する。しかし、このときバルブV1は開いて
（V2は閉まる）、高圧のヘリウムガスはコンプレ
ツサ１６、バルブV1を経てシリンダ２の上方か
ら蓄冷器６ａ，６ｂ及び磁気冷凍作業物質７及び
断熱膨脹空間８に入つてくるので、該物質７は蓄
冷器として作用してガスを冷却し、結局点ニまで
温度が下がる。デイスプレーサ１が引続き点ニ→
イに上昇すると、超電導マグネツト１１も同様に
上昇するので磁気冷凍作業物質７はＨ＝０のまゝ
であり、このときバルブV1はなお開いていて前
記物質７部に高圧ガスが入つて来ているので、第
４図示のＨ＝０のエントロピー曲線上を上方に移
動する。
以上のサイクルはヘリウムガスの圧縮及び膨脹
並びに磁気冷凍作業物質の磁化及び消磁をくりか
えすことによつてくりかえして行われ、コールド
ヘツド９に接触させた試料（図示しない）を
4.2Kの温度まで冷却することができる。
並びに磁気冷凍作業物質の磁化及び消磁をくりか
えすことによつてくりかえして行われ、コールド
ヘツド９に接触させた試料（図示しない）を
4.2Kの温度まで冷却することができる。
本発明においては第１図示のようにデイスプレ
ーサ１及びシリンダー２の間にシール５を必要と
するが、ガスがデイスプレーサ１内を往来し、そ
のシール５の両側での圧力差はほとんどないか
ら、漏れは非常に少なく、またヘリウムガスを流
して蓄冷気体として使用するので、前述のステヤ
ート方式及びバークレイ方式のような熱損失を生
ずることがない。
ーサ１及びシリンダー２の間にシール５を必要と
するが、ガスがデイスプレーサ１内を往来し、そ
のシール５の両側での圧力差はほとんどないか
ら、漏れは非常に少なく、またヘリウムガスを流
して蓄冷気体として使用するので、前述のステヤ
ート方式及びバークレイ方式のような熱損失を生
ずることがない。
このように本発明によるときは、ガス通路に磁
気冷凍作業物質を配置し、該物質を磁化及び消磁
すると共にガスを圧縮及び膨脹させ、前記物質及
びガスをそれぞれガス及び前記物質に対して蓄冷
作用をさせるものであるから、高効率の冷凍作用
を行なうことができ、4.2K以下の温度まで到達
できる効果を有する。
気冷凍作業物質を配置し、該物質を磁化及び消磁
すると共にガスを圧縮及び膨脹させ、前記物質及
びガスをそれぞれガス及び前記物質に対して蓄冷
作用をさせるものであるから、高効率の冷凍作用
を行なうことができ、4.2K以下の温度まで到達
できる効果を有する。
第１図は本発明の冷凍機の１実施例を示す線
図、第２図及び第３図はその作動説明図、第４図
は磁気冷凍作業物質のエントロピー曲線図、第５
図はヘリウムガスの圧力―体積曲線図である。 １…デイスプレーサ、２…シリンダー、５…シ
ール、６ａ，６ｂ…蓄冷器、７…磁気冷凍作業物
質、１１…超電導マグネツト、１２…液体ヘリウ
ム、１４…真空槽、１７，１８…バルブV1，V2。
図、第２図及び第３図はその作動説明図、第４図
は磁気冷凍作業物質のエントロピー曲線図、第５
図はヘリウムガスの圧力―体積曲線図である。 １…デイスプレーサ、２…シリンダー、５…シ
ール、６ａ，６ｂ…蓄冷器、７…磁気冷凍作業物
質、１１…超電導マグネツト、１２…液体ヘリウ
ム、１４…真空槽、１７，１８…バルブV1，V2。
Claims (1)
- １ ガス通路に磁気冷凍作業物質を配置し、該磁
気冷凍作業物質を磁化及び消磁すると共にガスを
圧縮及び膨脹させ、前記磁気冷凍作業物質、及び
ガスをそれぞれガス及び磁気冷凍作業物質に対し
て蓄冷作用をさせることを特徴とする冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1741482A JPS58136958A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1741482A JPS58136958A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58136958A JPS58136958A (ja) | 1983-08-15 |
| JPH0151747B2 true JPH0151747B2 (ja) | 1989-11-06 |
Family
ID=11943343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1741482A Granted JPS58136958A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58136958A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608674A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-17 | 株式会社日立製作所 | 極低温冷凍機 |
| JPS60174466A (ja) * | 1984-02-21 | 1985-09-07 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍装置 |
| JPH0464877A (ja) * | 1990-07-02 | 1992-02-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH037835Y2 (ja) * | 1981-03-02 | 1991-02-26 |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP1741482A patent/JPS58136958A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58136958A (ja) | 1983-08-15 |
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