JPH0357389B2 - - Google Patents
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- JPH0357389B2 JPH0357389B2 JP57067277A JP6727782A JPH0357389B2 JP H0357389 B2 JPH0357389 B2 JP H0357389B2 JP 57067277 A JP57067277 A JP 57067277A JP 6727782 A JP6727782 A JP 6727782A JP H0357389 B2 JPH0357389 B2 JP H0357389B2
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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- 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
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の対象〕
本発明は、磁気冷凍用作業物質とこの作業物質
に印加する磁界の分布あるいは強度を変えること
ができる磁界装置よりなる磁気冷凍機に係り、特
に高効率化に好適な磁気冷凍機に関する。
に印加する磁界の分布あるいは強度を変えること
ができる磁界装置よりなる磁気冷凍機に係り、特
に高効率化に好適な磁気冷凍機に関する。
従来の磁気冷凍機としては、U.S.P.4332135号
に記載の往復動型のものが知られている。往復動
型の冷凍機は、作業物質を高磁界中に往復運動に
よつて出し入れするものであるが、一般に駆動部
分が複雑かつ大形になる。また、U.S.P.4107935
の如き回転型の磁気冷凍機も知られているが、回
転体中に作動流体を流すため、気密の確保が問題
となり、流体循環の手段を要するなど、極めて複
雑な構成となる。そのほか、U.S.P.3841107号に
示されたような静止型が知られているが、熱スイ
ツチの性能向上、すなわちオン時には熱抵抗が無
く、オフ時には熱抵抗ができるだけ大きくするこ
と、が課題である。
に記載の往復動型のものが知られている。往復動
型の冷凍機は、作業物質を高磁界中に往復運動に
よつて出し入れするものであるが、一般に駆動部
分が複雑かつ大形になる。また、U.S.P.4107935
の如き回転型の磁気冷凍機も知られているが、回
転体中に作動流体を流すため、気密の確保が問題
となり、流体循環の手段を要するなど、極めて複
雑な構成となる。そのほか、U.S.P.3841107号に
示されたような静止型が知られているが、熱スイ
ツチの性能向上、すなわちオン時には熱抵抗が無
く、オフ時には熱抵抗ができるだけ大きくするこ
と、が課題である。
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し
た静止型で高効率の磁気冷凍機を提供することに
ある。
た静止型で高効率の磁気冷凍機を提供することに
ある。
本発明は、磁気冷凍機の作業物質を定位置に置
き、該作業物質に印加する磁界の分布あるいは強
度を周期的に変化させて、冷凍サイクルを構成す
るものである。すなわち本願発明は、磁性材料よ
りなる作業物質と、該作業物質に印加する磁界の
分布もしくは強度を周期的に変化させる磁界装置
と、作業物質に熱を伝達する手段とを備えた磁気
冷凍機であり、作業物質は低温側端面と高温側端
面とを備え、この低温側端面は第１の冷媒と直接
接触して該第１の冷媒の凝縮熱伝達によつて熱交
換する第１の熱交換手段をなし、一方高温側端面
は第２の冷媒と直接接触して該第２の冷媒の沸騰
熱伝達によつて熱交換する第２の熱交換手段をな
すように、作業物質の両端面を各冷媒に直接接触
させるように構成したものである。こうして作業
物質が吸熱する過程では冷媒の凝縮熱伝達によ
り、作業物質が放熱する過程では冷媒の沸騰熱伝
達により熱交換するようにしたものである。すな
わち該サイクルの高温側においては、作業物質の
エンドロピーを準等温的に小さくし、発生した熱
を、作業物質に接した高温側の冷媒に、沸騰熱伝
達で放熱する。また、上記サイクルの低温側で
は、準等温的に、作業物質に接した低温側冷媒の
凝縮熱伝達によつて、吸熱する。
き、該作業物質に印加する磁界の分布あるいは強
度を周期的に変化させて、冷凍サイクルを構成す
るものである。すなわち本願発明は、磁性材料よ
りなる作業物質と、該作業物質に印加する磁界の
分布もしくは強度を周期的に変化させる磁界装置
と、作業物質に熱を伝達する手段とを備えた磁気
冷凍機であり、作業物質は低温側端面と高温側端
面とを備え、この低温側端面は第１の冷媒と直接
接触して該第１の冷媒の凝縮熱伝達によつて熱交
換する第１の熱交換手段をなし、一方高温側端面
は第２の冷媒と直接接触して該第２の冷媒の沸騰
熱伝達によつて熱交換する第２の熱交換手段をな
すように、作業物質の両端面を各冷媒に直接接触
させるように構成したものである。こうして作業
物質が吸熱する過程では冷媒の凝縮熱伝達によ
り、作業物質が放熱する過程では冷媒の沸騰熱伝
達により熱交換するようにしたものである。すな
わち該サイクルの高温側においては、作業物質の
エンドロピーを準等温的に小さくし、発生した熱
を、作業物質に接した高温側の冷媒に、沸騰熱伝
達で放熱する。また、上記サイクルの低温側で
は、準等温的に、作業物質に接した低温側冷媒の
凝縮熱伝達によつて、吸熱する。
以下、本発明の磁気冷凍機の一実施例として液
体ヘリウム温度領域の近傍で動作する磁気冷凍機
を第１図によつて説明する。高温側の冷媒である
通常の液体ヘリウム１（〜4.2K，〜1atm）は、
容器２内に溜められる。容器２と接続管３によつ
て連通されている冷却室４には液体ヘリウム５が
注入されている。また、この接続管３には定常運
転時に安全弁の役割を果す弁６が設けられてい
る。弁６は円錐状の弁および弁座を備えた隙間シ
ール弁である。定常運転時この弁６によつて、液
体ヘリウム１（〜4.2K、〜1atm）と液体ヘリウ
ム５（〜1.8K、〜1atm）の間にGorter−
Mellinkの現象により温度勾配を付けることがで
き、圧力的にはほぼ連通となつている。冷却室４
内には、超電導コイル、極低温下で動作する電子
装置などの被冷却物体７が収納されている。容器
２の下部には磁気冷凍用の作業物質８が設けられ
ている。この作業物質８は、Gd3Ga5O12，
Gd3Al5O12，Gd2（SO4）3・8H2Oなどの磁性材料
により構成されている。作業物質８の下面８８Ａ
の下方には低温側の熱スイツチ機構を形成する熱
伝達室９が設けてある。この熱伝達室９内には該
伝達室の体積の0.2〜0.4倍程度の飽和液体ヘリウ
ム１０が入れられヒートパイプを構成している。
熱伝達室９は、ステンレス鋼、セラミツク等の熱
伝導率の低い材料で構成され、該室の上端に作業
物質８が一体的に固定されている。
体ヘリウム温度領域の近傍で動作する磁気冷凍機
を第１図によつて説明する。高温側の冷媒である
通常の液体ヘリウム１（〜4.2K，〜1atm）は、
容器２内に溜められる。容器２と接続管３によつ
て連通されている冷却室４には液体ヘリウム５が
注入されている。また、この接続管３には定常運
転時に安全弁の役割を果す弁６が設けられてい
る。弁６は円錐状の弁および弁座を備えた隙間シ
ール弁である。定常運転時この弁６によつて、液
体ヘリウム１（〜4.2K、〜1atm）と液体ヘリウ
ム５（〜1.8K、〜1atm）の間にGorter−
Mellinkの現象により温度勾配を付けることがで
き、圧力的にはほぼ連通となつている。冷却室４
内には、超電導コイル、極低温下で動作する電子
装置などの被冷却物体７が収納されている。容器
２の下部には磁気冷凍用の作業物質８が設けられ
ている。この作業物質８は、Gd3Ga5O12，
Gd3Al5O12，Gd2（SO4）3・8H2Oなどの磁性材料
により構成されている。作業物質８の下面８８Ａ
の下方には低温側の熱スイツチ機構を形成する熱
伝達室９が設けてある。この熱伝達室９内には該
伝達室の体積の0.2〜0.4倍程度の飽和液体ヘリウ
ム１０が入れられヒートパイプを構成している。
熱伝達室９は、ステンレス鋼、セラミツク等の熱
伝導率の低い材料で構成され、該室の上端に作業
物質８が一体的に固定されている。
作業物質８の上面８Ｂは熱伝達室１６に接する
伝熱面である。熱伝達室１６は容器２に連通して
いる。
伝熱面である。熱伝達室１６は容器２に連通して
いる。
飽和液体ヘリウム１０に直接、接触するように
熱交換器１１を配置し、その伝熱面により飽和液
体ヘリウム１０（1.79K，0.016atm）と液体ヘリ
ウム５（1.8K，1atm）との熱交換を行う。作業
物質８や熱交換器１１の伝熱面はフイン加工等に
より実質的な伝熱面積を増加させる工夫がされて
いる。この大きな伝熱面積によつて、この伝熱面
におけるKapitza Resistanceを実質的に低下さ
せることができる。飽和液体ヘリウム１０は、弁
１２、熱交換器１３を介して、熱伝達室９内に導
入される。定常運転時には、弁１２は閉じられ、
飽和液体ヘリウム１０の量は一定に保たれてい
る。
熱交換器１１を配置し、その伝熱面により飽和液
体ヘリウム１０（1.79K，0.016atm）と液体ヘリ
ウム５（1.8K，1atm）との熱交換を行う。作業
物質８や熱交換器１１の伝熱面はフイン加工等に
より実質的な伝熱面積を増加させる工夫がされて
いる。この大きな伝熱面積によつて、この伝熱面
におけるKapitza Resistanceを実質的に低下さ
せることができる。飽和液体ヘリウム１０は、弁
１２、熱交換器１３を介して、熱伝達室９内に導
入される。定常運転時には、弁１２は閉じられ、
飽和液体ヘリウム１０の量は一定に保たれてい
る。
以上述べた磁気冷凍機の主要部分は、断熱真空
層部１４によつて包囲されている。作業物質の磁
気エントロピーを変化させるための高磁界発生器
１５は、液体ヘリウム中に浸漬した超電導マグネ
ツトなどで構成する。
層部１４によつて包囲されている。作業物質の磁
気エントロピーを変化させるための高磁界発生器
１５は、液体ヘリウム中に浸漬した超電導マグネ
ツトなどで構成する。
さて、本磁気冷凍機の動作原理について説明す
る。
る。
本実施例では、作業物質８の磁気エントロピー
を増減させる方法として、作業物質８に印加する
磁束の強度を変化させ、そして外界との熱のやり
とりをする方法で行う。即ち、この場合作業物質
８を固定し、高磁界発生装置１５を点線で示す位
置に移動させることによつて、作業物質８に印加
する磁界強度を変化させる構造としている。高磁
界発生装置１５に印加する電流の大きさを変えて
もよい。作業物質８の磁気エントロピーを増減さ
せる別の方法として、磁気的な異方性を有する物
質を作業物質に採用することも考えられる。この
場合、磁束の強度は同じでも、その磁力線の向き
を変えて行うものである。このように、作業物質
８の磁気エントロピーは種々の方法で変化させる
ことができる。
を増減させる方法として、作業物質８に印加する
磁束の強度を変化させ、そして外界との熱のやり
とりをする方法で行う。即ち、この場合作業物質
８を固定し、高磁界発生装置１５を点線で示す位
置に移動させることによつて、作業物質８に印加
する磁界強度を変化させる構造としている。高磁
界発生装置１５に印加する電流の大きさを変えて
もよい。作業物質８の磁気エントロピーを増減さ
せる別の方法として、磁気的な異方性を有する物
質を作業物質に採用することも考えられる。この
場合、磁束の強度は同じでも、その磁力線の向き
を変えて行うものである。このように、作業物質
８の磁気エントロピーは種々の方法で変化させる
ことができる。
本発明の磁気冷凍機は、逆カルノーサイクルで
動作する。冷凍サイクルを第２図で説明する。ま
ず、−の過程で断熱的に磁束Ｂを増加する。
次に、−の過程で、準等温的に、作業物質８
に加える磁束Ｂを増加して磁気エントロピーを減
少させる。このとき、発生する熱量Qhは、作業
物質８と液体ヘリウム１の沸騰熱伝達によつて放
熱する。この作業物質８の伝熱面には、沸騰熱伝
達特性を向上させるための処理を行つている。
−−の過程で、作業物質８と低温側の液体ヘ
リウム５との熱交換量は、熱交換室９内のヘリウ
ムガスの伝導でほぼ決まる。つまり、熱交換が非
常に悪く、従つて、作業物質と低温側液体ヘリウ
ムとは、ほぼ断熱状態になる。
動作する。冷凍サイクルを第２図で説明する。ま
ず、−の過程で断熱的に磁束Ｂを増加する。
次に、−の過程で、準等温的に、作業物質８
に加える磁束Ｂを増加して磁気エントロピーを減
少させる。このとき、発生する熱量Qhは、作業
物質８と液体ヘリウム１の沸騰熱伝達によつて放
熱する。この作業物質８の伝熱面には、沸騰熱伝
達特性を向上させるための処理を行つている。
−−の過程で、作業物質８と低温側の液体ヘ
リウム５との熱交換量は、熱交換室９内のヘリウ
ムガスの伝導でほぼ決まる。つまり、熱交換が非
常に悪く、従つて、作業物質と低温側液体ヘリウ
ムとは、ほぼ断熱状態になる。
次に、上記のように、磁気エンドロピーを減少
させた状態で、ほぼ断熱的に磁束を減少させる
と、作業物質８の温度は低下する。この過程にお
ける液体ヘリウム１と作業物質８との熱交換は液
体ヘリウム１の伝導によるものである。液体ヘリ
ウム１の熱伝導率は、２×10-4Wcm-1K-1で非常
に小さくこの面ではほぼ断熱となる。ところが被
冷却物体７内に生ずる発熱など液体ヘリウム５内
に入る熱量は、熱交換器１１を介して、液体ヘリ
ウム１０内に輸送され、液体ヘリウム１０を蒸発
させる。この蒸発したヘリウムガスは、−の
過程で作業物質８の沸騰熱伝達面（第１図で作業
物質８の下面８Ａに相当する。）で、再凝縮し、
熱Qcを作業物質８に伝える。この過程で、作業
物質８は、吸熱し、エントロピーは増加する。こ
の過程でも、−の過程と同様、作業物質８と
液体ヘリウム１とはほぼ断熱の状態にある。
させた状態で、ほぼ断熱的に磁束を減少させる
と、作業物質８の温度は低下する。この過程にお
ける液体ヘリウム１と作業物質８との熱交換は液
体ヘリウム１の伝導によるものである。液体ヘリ
ウム１の熱伝導率は、２×10-4Wcm-1K-1で非常
に小さくこの面ではほぼ断熱となる。ところが被
冷却物体７内に生ずる発熱など液体ヘリウム５内
に入る熱量は、熱交換器１１を介して、液体ヘリ
ウム１０内に輸送され、液体ヘリウム１０を蒸発
させる。この蒸発したヘリウムガスは、−の
過程で作業物質８の沸騰熱伝達面（第１図で作業
物質８の下面８Ａに相当する。）で、再凝縮し、
熱Qcを作業物質８に伝える。この過程で、作業
物質８は、吸熱し、エントロピーは増加する。こ
の過程でも、−の過程と同様、作業物質８と
液体ヘリウム１とはほぼ断熱の状態にある。
以上述べたような、−−−−のサイ
クルを周期的に繰返すことによつて冷凍を行な
う。
クルを周期的に繰返すことによつて冷凍を行な
う。
作業物質としては、例えば1.8K−4.2Kの温度
領域で磁界によつて大きなエントロピー変化を起
し、かつ熱伝導率が良いなどのすぐれた特性をも
つGd3Ga5O12を用いるのがよい。
領域で磁界によつて大きなエントロピー変化を起
し、かつ熱伝導率が良いなどのすぐれた特性をも
つGd3Ga5O12を用いるのがよい。
作業物質８として、上記Gd3Ga5O12を適用し、
高磁場側の磁界を4T（テスラー）Tesla低磁場側
の磁界をほぼ0Tとし、高温側、低温側の熱伝達
効率をほぼ100％と仮定し、低温側の温度を1.8K
とすると、作業物質単位体積当り約0.25ν（Ｊ／
cm3）の冷凍能力がある。但し、νは冷凍サイクル
の周波数である。
高磁場側の磁界を4T（テスラー）Tesla低磁場側
の磁界をほぼ0Tとし、高温側、低温側の熱伝達
効率をほぼ100％と仮定し、低温側の温度を1.8K
とすると、作業物質単位体積当り約0.25ν（Ｊ／
cm3）の冷凍能力がある。但し、νは冷凍サイクル
の周波数である。
このとき、液体ヘリウム１０は、飽和蒸気圧約
12mmHgとなり、飽和超流動ヘリウムとなつてい
る。また、液体ヘリウム５は、圧力的には弁６を
介して〜1atmとなつているので、大気圧下の超
流動ヘリウムとなる。
12mmHgとなり、飽和超流動ヘリウムとなつてい
る。また、液体ヘリウム５は、圧力的には弁６を
介して〜1atmとなつているので、大気圧下の超
流動ヘリウムとなる。
以上の説明では、高温側の冷媒に通常の液体ヘ
リウムを、また低温側の冷媒には、超流動ヘリウ
ムとするものについて説明した。この温度域で冷
媒としてHe4の同位元素であるHe3を冷媒として
適用してもよいことは、言うまでもない。また、
動作温度域を本実施例に限定する必要はなく、冷
媒を適当に選択すれば、あらわる温度域で適用で
あることを付け加えておく。例えば、低温側の冷
媒は液体ヘリウムとしても、高温側の冷媒とし
て、液体水素（〜1atm，〜20K）を適用すれば、
4K以下と20Kとの冷凍サイクルを組むことがで
きる。
リウムを、また低温側の冷媒には、超流動ヘリウ
ムとするものについて説明した。この温度域で冷
媒としてHe4の同位元素であるHe3を冷媒として
適用してもよいことは、言うまでもない。また、
動作温度域を本実施例に限定する必要はなく、冷
媒を適当に選択すれば、あらわる温度域で適用で
あることを付け加えておく。例えば、低温側の冷
媒は液体ヘリウムとしても、高温側の冷媒とし
て、液体水素（〜1atm，〜20K）を適用すれば、
4K以下と20Kとの冷凍サイクルを組むことがで
きる。
本発明によれば、作業物質の放熱、吸熱の熱交
換過程で、作業物質を熱交換冷媒（１，10）に直
接接触した状態で静止でき、その結果作業物質の
伝熱部の熱伝達性向上の処理が自由にでき、高効
率の熱交換を行うことができる。
換過程で、作業物質を熱交換冷媒（１，10）に直
接接触した状態で静止でき、その結果作業物質の
伝熱部の熱伝達性向上の処理が自由にでき、高効
率の熱交換を行うことができる。
また、熱交換器１１で、液体ヘリウム５と飽和
液体ヘリウム１０とを圧力的に仕切つているの
で、液体ヘリウム５の圧力は飽和液体ヘリウム１
０の圧力と無関係に設定できる。そのため液体ヘ
リウム５として、熱的特性の非常にすぐれた、サ
ブクールされた液体ヘリウムを用いることができ
る。
液体ヘリウム１０とを圧力的に仕切つているの
で、液体ヘリウム５の圧力は飽和液体ヘリウム１
０の圧力と無関係に設定できる。そのため液体ヘ
リウム５として、熱的特性の非常にすぐれた、サ
ブクールされた液体ヘリウムを用いることができ
る。
第３図に示す実施例は、作業物質８の上側、す
なわち高温側の熱交換の方法として、ヒートパイ
プ構造の高温側熱交換室１６を用いたものであ
る。熱交換室１６の一端には凝縮部１８が設けら
れている。冷却室４の冷媒として例えば、液体水
素（〜1atm）を用いた場合、熱交換室１６には
飽和液体水素（〜0.8atm）を、また、熱伝達室
９には、飽和液体ヘリウム（0.01atm）を使用す
ればよい。なお、図において、２０，２１は水素
１７を熱交換室１６に導入するためのパイプ及び
弁である。２３はヘリウム１０を熱交換室９に封
入する際、開かれる弁であり、定常運転時には閉
となつている。容器２４内の液体ヘリウム２５は
弁６を介して液体ヘリウム５と圧力的に連通状態
にある。
なわち高温側の熱交換の方法として、ヒートパイ
プ構造の高温側熱交換室１６を用いたものであ
る。熱交換室１６の一端には凝縮部１８が設けら
れている。冷却室４の冷媒として例えば、液体水
素（〜1atm）を用いた場合、熱交換室１６には
飽和液体水素（〜0.8atm）を、また、熱伝達室
９には、飽和液体ヘリウム（0.01atm）を使用す
ればよい。なお、図において、２０，２１は水素
１７を熱交換室１６に導入するためのパイプ及び
弁である。２３はヘリウム１０を熱交換室９に封
入する際、開かれる弁であり、定常運転時には閉
となつている。容器２４内の液体ヘリウム２５は
弁６を介して液体ヘリウム５と圧力的に連通状態
にある。
熱交換室９に封入する冷媒を液体ヘリウムHe3
（〜0.13atm）とし、冷却室４内の冷媒を液体ヘ
リウムHe（1atm）としてもよい。
（〜0.13atm）とし、冷却室４内の冷媒を液体ヘ
リウムHe（1atm）としてもよい。
この実施例において、作業物質８の低温側の動
作は、第１図の実施例と同じである。高温側は、
液体水素１７の沸騰熱伝達と、凝縮部１８におけ
る凝縮熱伝達で液体水素１Ａに作業物質８の熱を
伝達するものである。
作は、第１図の実施例と同じである。高温側は、
液体水素１７の沸騰熱伝達と、凝縮部１８におけ
る凝縮熱伝達で液体水素１Ａに作業物質８の熱を
伝達するものである。
第４図に示す他の実施例も、作業物質８の上
側、すなわち高温側の熱交換の方法として、ヒー
トパイプ構造の高温側熱交換室１６を用いてい
る。熱交換室１６内の液体水素１７（20K，
1atm）の沸騰熱伝達と、凝縮部１８における凝
縮熱伝達で作業物質８から別の冷凍機１９に熱が
伝達される。冷凍機１９が20Kの冷熱を発生する
ように設計すれば動作温度域は1.8K−20Kとな
る。水素ガスがパイプ２０、弁２１を介して高温
側熱交換室１６内に導びかれ、凝縮して液体水素
１７となる。液体水素の量は、熱交換室１６の体
積のほぼ0.2〜0.4倍である。定常運転時には、弁
２１は閉じられている。
側、すなわち高温側の熱交換の方法として、ヒー
トパイプ構造の高温側熱交換室１６を用いてい
る。熱交換室１６内の液体水素１７（20K，
1atm）の沸騰熱伝達と、凝縮部１８における凝
縮熱伝達で作業物質８から別の冷凍機１９に熱が
伝達される。冷凍機１９が20Kの冷熱を発生する
ように設計すれば動作温度域は1.8K−20Kとな
る。水素ガスがパイプ２０、弁２１を介して高温
側熱交換室１６内に導びかれ、凝縮して液体水素
１７となる。液体水素の量は、熱交換室１６の体
積のほぼ0.2〜0.4倍である。定常運転時には、弁
２１は閉じられている。
なお、20K程度の低温を得る冷凍機１９として
は、Gifford Mc Mahon サイクル、スターリ
ングサイクル、Claudeサイクルなどを用いたも
のがある。さて、作業物質８の温度が低温側とな
つたとき、液体水素１７は熱伝導率が非常に悪い
ので、作業物質８はほとんど低温側の凝縮熱伝達
部２６を介して、吸熱する。しかしながら、若干
液体水素１７の対流によつても高温側から吸熱す
る。この対流を抑制するために設けたのが、対流
防止部材２２で、例えばグラスウールなどを作業
物質の上端に置くことによつて構成する。作業物
質８の下面の凝縮熱伝達部２１には、フイン加工
などを行い、熱伝達を促進している。
は、Gifford Mc Mahon サイクル、スターリ
ングサイクル、Claudeサイクルなどを用いたも
のがある。さて、作業物質８の温度が低温側とな
つたとき、液体水素１７は熱伝導率が非常に悪い
ので、作業物質８はほとんど低温側の凝縮熱伝達
部２６を介して、吸熱する。しかしながら、若干
液体水素１７の対流によつても高温側から吸熱す
る。この対流を抑制するために設けたのが、対流
防止部材２２で、例えばグラスウールなどを作業
物質の上端に置くことによつて構成する。作業物
質８の下面の凝縮熱伝達部２１には、フイン加工
などを行い、熱伝達を促進している。
本発明によれば、作業物質を、高温側、低温側
両熱交換部に対して、相対的に停止できるので、
高効率で信頼性の高い磁気冷凍機を得ることがで
きる。
両熱交換部に対して、相対的に停止できるので、
高効率で信頼性の高い磁気冷凍機を得ることがで
きる。
第１図は本発明の磁気冷凍機の一実施例を示す
断面図である。第２図は本発明の磁気冷凍機の冷
凍サイクルの動作を示すエントロピー・温度線図
である。第３図及び第４図は夫々本発明の他の実
施例になる磁気冷凍機の断面図である。
断面図である。第２図は本発明の磁気冷凍機の冷
凍サイクルの動作を示すエントロピー・温度線図
である。第３図及び第４図は夫々本発明の他の実
施例になる磁気冷凍機の断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁性材料よりなる作業物質と、該作業物質に
印加する磁界の分布もしくは強度を周期的に変化
させる磁界装置と、作業物質に熱を伝達する手段
とを備えた磁気冷凍機において、作業物質の低温
側端面は、第１の冷媒と直接接触して該第１の冷
媒の凝縮熱伝達によつて熱交換する第１の熱交換
手段をなし、作業物質の高温側端面は第２の冷媒
と直接接触して該第２の冷媒の沸騰熱伝達によつ
て熱交換する第２の熱交換手段をなすように作業
物質の両端面を各冷媒に直接接触させ、作業物質
が吸熱する過程では冷媒の凝縮熱伝達により、作
業物質が放熱する過程では冷媒の沸騰熱伝達によ
り熱交換するようにしたことを特徴とする磁気冷
凍機。 ２ 第１の熱交換手段が作業物質の下側に、第２
の熱交換手段が作業物質の上側にそれぞれ固定さ
れている特許請求の範囲第１項記載の磁気冷凍
機。 ３ 第１の熱交換手段が、所定量の飽和液体冷媒
の封入された熱伝達室によつて構成されるヒート
パイプであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の磁気冷凍機。 ４ 第２の熱交換手段が、液体冷媒を貯えた熱伝
達室であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の磁気冷凍機。 ５ 第２の熱交換手段が、所定量の飽和液体冷媒
の封入された熱伝達室によつて構成されるヒート
パイプであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の磁気冷凍機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067277A JPS58184471A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 磁気冷凍機 |
| US06/485,398 US4457135A (en) | 1982-04-23 | 1983-04-15 | Magnetic refrigerating apparatus |
| DE19833314472 DE3314472A1 (de) | 1982-04-23 | 1983-04-21 | Magnetische kuehlvorrichtung |
| FR8306669A FR2525748A1 (fr) | 1982-04-23 | 1983-04-22 | Appareil de refrigeration magnetique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57067277A JPS58184471A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 磁気冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184471A JPS58184471A (ja) | 1983-10-27 |
| JPH0357389B2 true JPH0357389B2 (ja) | 1991-08-30 |
Family
ID=13340307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57067277A Granted JPS58184471A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 磁気冷凍機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4457135A (ja) |
| JP (1) | JPS58184471A (ja) |
| DE (1) | DE3314472A1 (ja) |
| FR (1) | FR2525748A1 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608673A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-17 | 株式会社日立製作所 | 回転磁界型磁気冷凍機 |
| US4507928A (en) * | 1984-03-09 | 1985-04-02 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Reciprocating magnetic refrigerator employing tandem porous matrices within a reciprocating displacer |
| JPS60204852A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-16 | Tokyo Inst Of Technol | 磁気冷凍用磁性材料 |
| US5213630A (en) * | 1984-03-30 | 1993-05-25 | Tokyo Institute Of Technology | Magnetic materials for magnetic refrigeration |
| FR2574913B1 (fr) * | 1984-12-18 | 1987-01-09 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de refrigeration ou de pompage de chaleur |
| US4642994A (en) * | 1985-10-25 | 1987-02-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Magnetic refrigeration apparatus with heat pipes |
| US4704871A (en) * | 1986-04-03 | 1987-11-10 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Magnetic refrigeration apparatus with belt of ferro or paramagnetic material |
| US4702090A (en) * | 1986-10-24 | 1987-10-27 | Astronautics Corporation Of America | Magnetic refrigeration apparatus with conductive heat transfer |
| US6758046B1 (en) | 1988-08-22 | 2004-07-06 | Astronautics Corporation Of America | Slush hydrogen production method and apparatus |
| US5040373A (en) * | 1989-10-27 | 1991-08-20 | Minovitch Michael Andrew | Condensing system and operating method |
| US4956976A (en) * | 1990-01-24 | 1990-09-18 | Astronautics Corporation Of America | Magnetic refrigeration apparatus for He II production |
| US5182914A (en) * | 1990-03-14 | 1993-02-02 | Astronautics Corporation Of America | Rotary dipole active magnetic regenerative refrigerator |
| JP2933731B2 (ja) * | 1991-01-22 | 1999-08-16 | 高圧ガス工業株式会社 | 静止型磁気冷凍機 |
| US5172554A (en) * | 1991-04-02 | 1992-12-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Superfluid thermodynamic cycle refrigerator |
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| CH695836A5 (fr) | 2002-12-24 | 2006-09-15 | Ecole D Ingenieurs Du Canton D | Procédé et dispositif pour générer en continu du froid et de la chaleur par effet magnetique. |
| CH695837A5 (fr) | 2002-12-24 | 2006-09-15 | Ecole D Ingenieurs Du Canton D | Procéde et dispositif de génération de froid et de chaleur par effet magnétique. |
| WO2005017353A1 (de) * | 2003-07-07 | 2005-02-24 | Mereg Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur wandlung von wärme in mechanische oder elektrische energie |
| FR2861454B1 (fr) | 2003-10-23 | 2006-09-01 | Christian Muller | Dispositif de generation de flux thermique a materiau magneto-calorique |
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| LU57482A1 (ja) * | 1968-12-05 | 1970-06-09 | ||
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| DE2946226C2 (de) * | 1979-11-16 | 1986-01-30 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Kühlsystem in einem Geräte der elektrischen Nachrichtentechnik und/oder Meßtechnik aufnehmenden Gehäuse |
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-
1982
- 1982-04-23 JP JP57067277A patent/JPS58184471A/ja active Granted
-
1983
- 1983-04-15 US US06/485,398 patent/US4457135A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-04-21 DE DE19833314472 patent/DE3314472A1/de active Granted
- 1983-04-22 FR FR8306669A patent/FR2525748A1/fr active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3841107A (en) * | 1973-06-20 | 1974-10-15 | Us Navy | Magnetic refrigeration |
| JPS58127064A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-28 | 橋本 巍洲 | 磁気冷凍機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3314472C2 (ja) | 1987-11-12 |
| JPS58184471A (ja) | 1983-10-27 |
| DE3314472A1 (de) | 1983-11-03 |
| FR2525748B1 (ja) | 1985-05-24 |
| FR2525748A1 (fr) | 1983-10-28 |
| US4457135A (en) | 1984-07-03 |
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