JPH04240361A - 静止型磁気冷凍機 - Google Patents
静止型磁気冷凍機Info
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- JPH04240361A JPH04240361A JP3022894A JP2289491A JPH04240361A JP H04240361 A JPH04240361 A JP H04240361A JP 3022894 A JP3022894 A JP 3022894A JP 2289491 A JP2289491 A JP 2289491A JP H04240361 A JPH04240361 A JP H04240361A
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【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静止型磁気冷凍機に関する。
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静止型磁気冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気冷凍機は、強磁界中に配置された磁
性作動体を当該磁界によって断熱的に励磁する工程と、
次いで、当該磁界を急速に遮断して、磁性作動体を断熱
的に消磁する過程とを繰返してその断熱消磁過程で磁性
作動体が発生する寒冷を利用する冷凍機であるが、工業
的には、強磁界を発生する磁石に超電導コイルを使用し
て、しかも超電導コイルには常時一定電流を流しておき
、その超電導コイルの形成する最強磁界中で磁性作動体
を励磁するとともに、次いで概ね磁界強度が零となる当
該コイルから離れた位置まで当該磁性作動体を移動して
消磁する工程を繰返す方法が広く検討され、従来法とし
ては、磁性作動体の移動方法に、往復機構によって往復
移動させるものと、旋回機構により旋回させるものとが
あった。
性作動体を当該磁界によって断熱的に励磁する工程と、
次いで、当該磁界を急速に遮断して、磁性作動体を断熱
的に消磁する過程とを繰返してその断熱消磁過程で磁性
作動体が発生する寒冷を利用する冷凍機であるが、工業
的には、強磁界を発生する磁石に超電導コイルを使用し
て、しかも超電導コイルには常時一定電流を流しておき
、その超電導コイルの形成する最強磁界中で磁性作動体
を励磁するとともに、次いで概ね磁界強度が零となる当
該コイルから離れた位置まで当該磁性作動体を移動して
消磁する工程を繰返す方法が広く検討され、従来法とし
ては、磁性作動体の移動方法に、往復機構によって往復
移動させるものと、旋回機構により旋回させるものとが
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】超電導コイルを永久電
流モードで使用して、常時発生している強磁界中と当該
磁界コイルから相当距離のある概ね零磁界域との間を磁
性作動体を往復移動もしくは旋回移動させる上記の方法
では、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
させるとなると、往復もしくは旋回の移動距離を著しく
大きく採らねばならず、冷凍機自体がその冷凍能力に比
して巨大化し、複雑な移動機構を要することになる。そ
こで、実用的な移動距離で満足することになるが、この
場合には、残留磁場中で消磁過程の終端となり、消磁過
程での磁性作動体中の磁束密度が零とはならず、従って
、磁束密度零で消磁する過程に比して冷却熱効率の低下
は免れず、磁性作動体の理想的な磁気熱力学的サイクル
からの偏奇が大きくなる。
流モードで使用して、常時発生している強磁界中と当該
磁界コイルから相当距離のある概ね零磁界域との間を磁
性作動体を往復移動もしくは旋回移動させる上記の方法
では、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
させるとなると、往復もしくは旋回の移動距離を著しく
大きく採らねばならず、冷凍機自体がその冷凍能力に比
して巨大化し、複雑な移動機構を要することになる。そ
こで、実用的な移動距離で満足することになるが、この
場合には、残留磁場中で消磁過程の終端となり、消磁過
程での磁性作動体中の磁束密度が零とはならず、従って
、磁束密度零で消磁する過程に比して冷却熱効率の低下
は免れず、磁性作動体の理想的な磁気熱力学的サイクル
からの偏奇が大きくなる。
【０００４】また、磁性作動体の移動機構における摩擦
熱の発生に伴なって、冷凍機の熱効率が低下し、また実
用的に寒冷を利用するには、励磁・消磁過程での冷却媒
体の循環が必要となるが、往復・旋回する磁性作動体に
、当該媒体を接触して伝熱させ、同時に励磁過程におい
て冷却媒体と消磁過程における寒冷伝導媒体とを切替え
る機構が困難であって、磁性作動体の同辺部での当該媒
体の漏出を防止し得ず、これが熱効率の低下の一因とも
なっていた。
熱の発生に伴なって、冷凍機の熱効率が低下し、また実
用的に寒冷を利用するには、励磁・消磁過程での冷却媒
体の循環が必要となるが、往復・旋回する磁性作動体に
、当該媒体を接触して伝熱させ、同時に励磁過程におい
て冷却媒体と消磁過程における寒冷伝導媒体とを切替え
る機構が困難であって、磁性作動体の同辺部での当該媒
体の漏出を防止し得ず、これが熱効率の低下の一因とも
なっていた。
【０００５】磁性作動体を固定したままで、磁性作動体
の励磁と消磁とを繰り返す静止型磁気冷凍の方法は、磁
性作動体と媒体との熱伝達が良好であり、上記の往復・
旋回する磁性作動体に起因する問題は解消できるのであ
るが、励磁と消磁とを繰り返すには、従来は、超伝導コ
イルの電流を断続させて、発生磁界を制御する方法しか
なく、この場合は、大電流の断続のためのジュール熱損
が大きすぎて、工業的には実用的ではない。
の励磁と消磁とを繰り返す静止型磁気冷凍の方法は、磁
性作動体と媒体との熱伝達が良好であり、上記の往復・
旋回する磁性作動体に起因する問題は解消できるのであ
るが、励磁と消磁とを繰り返すには、従来は、超伝導コ
イルの電流を断続させて、発生磁界を制御する方法しか
なく、この場合は、大電流の断続のためのジュール熱損
が大きすぎて、工業的には実用的ではない。
【０００６】本発明者らは、既に、超電導コイルと磁性
作動体との間に筒状の超電導性磁気遮蔽体を介在させて
、当該磁性作動体を超電導コイルの強磁界中において断
熱励磁するとともに、次いで、当該コイル近傍に配置さ
れた磁気遮蔽体の中空部に当該磁気作動体を挿入もしく
は収容して断熱消磁をする磁気冷凍機を提案した。
作動体との間に筒状の超電導性磁気遮蔽体を介在させて
、当該磁性作動体を超電導コイルの強磁界中において断
熱励磁するとともに、次いで、当該コイル近傍に配置さ
れた磁気遮蔽体の中空部に当該磁気作動体を挿入もしく
は収容して断熱消磁をする磁気冷凍機を提案した。
【０００７】この冷凍機にあっては、５Ｔ以上の磁束密
度を実現できるような極めて強度の磁界中にあっても超
電導性円筒体の中空部内では完全零磁界が達成できるこ
とを利用して、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をもって、当該磁気遮蔽体の中
空部に収容された磁性作動体は完全に消磁され、かつ当
該磁気遮蔽体が、強磁界コイルの近傍もしくは中心部に
あっても強度の磁界を完全に遮断できることから、往復
行程は短距離でよく、また磁気遮蔽体を往復移動させれ
ば、超電導コイルを永久電流モードで使用して発生する
定磁界中に磁性作動体を固定すれば足りるから冷却媒体
による冷却と循環は極めて簡素化され、上記従来方法の
諸問題を解決するに至った。
度を実現できるような極めて強度の磁界中にあっても超
電導性円筒体の中空部内では完全零磁界が達成できるこ
とを利用して、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をもって、当該磁気遮蔽体の中
空部に収容された磁性作動体は完全に消磁され、かつ当
該磁気遮蔽体が、強磁界コイルの近傍もしくは中心部に
あっても強度の磁界を完全に遮断できることから、往復
行程は短距離でよく、また磁気遮蔽体を往復移動させれ
ば、超電導コイルを永久電流モードで使用して発生する
定磁界中に磁性作動体を固定すれば足りるから冷却媒体
による冷却と循環は極めて簡素化され、上記従来方法の
諸問題を解決するに至った。
【０００８】しかしながら、磁気遮蔽体を利用する方法
でも、移動行程は小さいけれども、なお往復移動機構は
必要であり、磁性作動体を固定して、磁気遮蔽体を移動
させる方が、静止型磁気冷凍機として優れているが、強
磁場中での往復移動に強大な力を要する等の解決すべき
課題として残されている。
でも、移動行程は小さいけれども、なお往復移動機構は
必要であり、磁性作動体を固定して、磁気遮蔽体を移動
させる方が、静止型磁気冷凍機として優れているが、強
磁場中での往復移動に強大な力を要する等の解決すべき
課題として残されている。
【０００９】本発明は、上記の諸問題を考慮検討して、
超電導コイルを永久電流モードによって発生する強磁界
中に磁性作動体を固定し、磁気遮蔽体の形状配置に対し
、移動機構を回転方式に変更して、消磁過程では完全な
零磁界は実現できなくても、簡素化され、冷却能力に対
して小型で実用的な静止型磁気冷凍機を提供せんとする
ものである。
超電導コイルを永久電流モードによって発生する強磁界
中に磁性作動体を固定し、磁気遮蔽体の形状配置に対し
、移動機構を回転方式に変更して、消磁過程では完全な
零磁界は実現できなくても、簡素化され、冷却能力に対
して小型で実用的な静止型磁気冷凍機を提供せんとする
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の静止型磁気冷凍
機は、強磁界を発生させる磁石と、その強磁界中に固定
された磁性作動体と、磁気遮蔽体と、当該磁気遮蔽体を
回動させる回動機構とから成るものであって、当該磁気
遮蔽体は、超電導体から成る一対の平行な平板もしくは
、一対の筒体面状に配設された曲板によって形成され、
当該回転機構によって当該平板もしくは曲板の形成する
内側空間の中心軸廻りに、当該磁気遮蔽体を回動させる
ことによって、上記回動機構により当該磁気遮蔽体を回
動させることによって、当該磁石からの磁力線が当該一
対の平板もしくは曲板の間を透過して当該磁性作動体を
励磁する過程と、当該磁力線を当該一対の平板もしくは
曲板が遮蔽して当該磁性作動体を消磁する過程と、を繰
返すことにより、当該磁性作動体が寒冷を発生させるよ
うになしたことを特徴とするものである。
機は、強磁界を発生させる磁石と、その強磁界中に固定
された磁性作動体と、磁気遮蔽体と、当該磁気遮蔽体を
回動させる回動機構とから成るものであって、当該磁気
遮蔽体は、超電導体から成る一対の平行な平板もしくは
、一対の筒体面状に配設された曲板によって形成され、
当該回転機構によって当該平板もしくは曲板の形成する
内側空間の中心軸廻りに、当該磁気遮蔽体を回動させる
ことによって、上記回動機構により当該磁気遮蔽体を回
動させることによって、当該磁石からの磁力線が当該一
対の平板もしくは曲板の間を透過して当該磁性作動体を
励磁する過程と、当該磁力線を当該一対の平板もしくは
曲板が遮蔽して当該磁性作動体を消磁する過程と、を繰
返すことにより、当該磁性作動体が寒冷を発生させるよ
うになしたことを特徴とするものである。
【００１１】本発明の磁気冷凍機に使用される磁石は有
鉄芯型電磁石や永久磁石も可能であるが、強磁界を発生
させる点で超電導コイルが使用され、特に一対の超電導
コイルを共軸状に並列して、当該超電導コイル間に、磁
性作動体が配置される。超電導コイルに代えて、プレー
ナー型の超電導磁石を使用することも可能である。
鉄芯型電磁石や永久磁石も可能であるが、強磁界を発生
させる点で超電導コイルが使用され、特に一対の超電導
コイルを共軸状に並列して、当該超電導コイル間に、磁
性作動体が配置される。超電導コイルに代えて、プレー
ナー型の超電導磁石を使用することも可能である。
【００１２】磁性作動体は励磁・消磁過程でエントロピ
ー変化の大きい物質、例えばガーネット型のガトリニウ
ム−ガリウム酸化物や、２０Ｋ以上の高温では希土類金
属のアルミニウム化合物が、所定の形状に成型されて使
用される。
ー変化の大きい物質、例えばガーネット型のガトリニウ
ム−ガリウム酸化物や、２０Ｋ以上の高温では希土類金
属のアルミニウム化合物が、所定の形状に成型されて使
用される。
【００１３】磁気遮蔽体は、上記のような一対の平板も
しくは曲板が超電導体によって形成されて成るものであ
るが、この磁気遮蔽体はＮｂ−Ｔｉ合金などの金属性の
超電導体によって形成されるか、または酸化物超電導体
の焼結体によって形成され、その超電導状態を得る臨界
温度以下に冷却されて、使用される。液体窒素温度以下
で使用できる酸化物超電導体としては、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ
−Ｏ系、例えば、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ 酸化物や、Ｂ
ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、たとえば、Ｂｉ１．５
Ｐｂ０．５ Ｓｒ２ Ｃａ２ Ｃｕ３ 酸化物、その他
Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ系、例えば、Ｔｌ２ Ｂａ２
Ｃａ２ Ｃｕ３ 酸化物が利用される。
しくは曲板が超電導体によって形成されて成るものであ
るが、この磁気遮蔽体はＮｂ−Ｔｉ合金などの金属性の
超電導体によって形成されるか、または酸化物超電導体
の焼結体によって形成され、その超電導状態を得る臨界
温度以下に冷却されて、使用される。液体窒素温度以下
で使用できる酸化物超電導体としては、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ
−Ｏ系、例えば、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ 酸化物や、Ｂ
ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、たとえば、Ｂｉ１．５
Ｐｂ０．５ Ｓｒ２ Ｃａ２ Ｃｕ３ 酸化物、その他
Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ系、例えば、Ｔｌ２ Ｂａ２
Ｃａ２ Ｃｕ３ 酸化物が利用される。
【００１４】特に超電導体から成る当該平板もしくは曲
板は、超電導体金属の薄板薄層と常電導性金属の薄板薄
層との積層体であるか、または、酸化物超電導体薄層と
非磁性金属薄層との焼結体であることが望ましい。
板は、超電導体金属の薄板薄層と常電導性金属の薄板薄
層との積層体であるか、または、酸化物超電導体薄層と
非磁性金属薄層との焼結体であることが望ましい。
【００１５】
【作用】本発明の磁気冷凍機の基本構成は、一定の強磁
界中に磁性作動体が固定され、その磁性作動体は、超電
導体から成る一対の平行な平板が形成する内側空間に収
容されるように配設されて、当該一対の平板をもって磁
気遮蔽体を成すものである。当該磁気遮蔽体について、
磁力線の方向が当該平行平板の面方向と一致する場合は
、磁力線は当該平行な平板の内面が形成する内側空間中
に浸透して、当該空間は強磁界域となる。しかるに、磁
力線方向が当該平行な平板の法線方向と一致する場合に
は、当該超電導体平板に当該磁力線を打ち消す方向に磁
力線を発生させるように遮蔽電流が流れ、当該超電導体
の平行平板の内側空間には磁界は生せず、磁石からの磁
力線は、当該平行平板が形成する直方体の領域を迂回す
る。
界中に磁性作動体が固定され、その磁性作動体は、超電
導体から成る一対の平行な平板が形成する内側空間に収
容されるように配設されて、当該一対の平板をもって磁
気遮蔽体を成すものである。当該磁気遮蔽体について、
磁力線の方向が当該平行平板の面方向と一致する場合は
、磁力線は当該平行な平板の内面が形成する内側空間中
に浸透して、当該空間は強磁界域となる。しかるに、磁
力線方向が当該平行な平板の法線方向と一致する場合に
は、当該超電導体平板に当該磁力線を打ち消す方向に磁
力線を発生させるように遮蔽電流が流れ、当該超電導体
の平行平板の内側空間には磁界は生せず、磁石からの磁
力線は、当該平行平板が形成する直方体の領域を迂回す
る。
【００１６】そこで、図１（Ａ）に示すように、同軸状
に配置された一対の超電導コイル１，１’の中間部に、
磁性作動体２を固定し、まず磁力線の方向と平板３，３
’の面が平行になるように当該磁気遮蔽体３を設定すれ
ば、磁力線はその超電導体の平行平板３，３’の内側空
間を通過するので、当該内側空間の磁性作動体２は励磁
されることになる。次いで、図１（Ｂ）に示すように、
当該磁気遮蔽体をその内側空間の中心軸廻りに９０°だ
け回転させれば、当該平行な平板は磁力線と直交して、
磁力線は当該磁気遮蔽体の外側を迂回して、当該空間内
には磁力線は浸透せず、従って、空間内の磁性作動体２
は消磁させることができる。そこで、当該磁気遮蔽体を
、磁力線方向に対して、当該超電導体平板を平行な状態
と直角の状態とに繰返すように、回動機構によって回動
させるので、磁性作動体を励磁と消磁の過程を繰返すこ
とができ、この過程を断熱的に行なうと、磁性作動体は
励磁によって発熱し、消磁によって寒冷を発するので、
磁気冷凍機が構成できる。
に配置された一対の超電導コイル１，１’の中間部に、
磁性作動体２を固定し、まず磁力線の方向と平板３，３
’の面が平行になるように当該磁気遮蔽体３を設定すれ
ば、磁力線はその超電導体の平行平板３，３’の内側空
間を通過するので、当該内側空間の磁性作動体２は励磁
されることになる。次いで、図１（Ｂ）に示すように、
当該磁気遮蔽体をその内側空間の中心軸廻りに９０°だ
け回転させれば、当該平行な平板は磁力線と直交して、
磁力線は当該磁気遮蔽体の外側を迂回して、当該空間内
には磁力線は浸透せず、従って、空間内の磁性作動体２
は消磁させることができる。そこで、当該磁気遮蔽体を
、磁力線方向に対して、当該超電導体平板を平行な状態
と直角の状態とに繰返すように、回動機構によって回動
させるので、磁性作動体を励磁と消磁の過程を繰返すこ
とができ、この過程を断熱的に行なうと、磁性作動体は
励磁によって発熱し、消磁によって寒冷を発するので、
磁気冷凍機が構成できる。
【００１７】図１（Ｂ）の消磁過程において、平行な平
板３，３’の端部空隙からわずかながら磁力線は透過す
るので、平板の内側空間を完全零磁界とすることは困難
であるが、当該磁気遮蔽体を超電導体の平板でなく、図
２（Ａ）と（Ｂ）とに示すように、一対の曲板をもって
筒体の筒面を形成して、当該曲板の端部間隙をより狭小
にすれば、消磁過程の残留磁界強度をより低減すること
ができる。
板３，３’の端部空隙からわずかながら磁力線は透過す
るので、平板の内側空間を完全零磁界とすることは困難
であるが、当該磁気遮蔽体を超電導体の平板でなく、図
２（Ａ）と（Ｂ）とに示すように、一対の曲板をもって
筒体の筒面を形成して、当該曲板の端部間隙をより狭小
にすれば、消磁過程の残留磁界強度をより低減すること
ができる。
【００１８】磁気遮蔽体は、当該平板もしくは曲板を超
電導体のみで形成されてもよいが、超電導体の薄板と常
電導体もしくは絶縁体の薄板との積層体によって、当該
平板もしくは曲板を形成すれば、同一の強磁界強度を遮
蔽するに、超電導体単体で形成するよりも板厚は小さく
てよい。この場合、当該積層体の積層面は、当該平板も
しくは曲板の板面と概ね平行であることが必要で、消磁
過程では磁力線の方向に対して、垂直な積層面の超電導
体薄層に当該磁力線を相殺するような磁場を発生させる
電流が流れる必要があるからである。図３には、一対の
対向する曲板が、超電導体薄層と常電導体薄層との積層
体で形成される例を示してある。
電導体のみで形成されてもよいが、超電導体の薄板と常
電導体もしくは絶縁体の薄板との積層体によって、当該
平板もしくは曲板を形成すれば、同一の強磁界強度を遮
蔽するに、超電導体単体で形成するよりも板厚は小さく
てよい。この場合、当該積層体の積層面は、当該平板も
しくは曲板の板面と概ね平行であることが必要で、消磁
過程では磁力線の方向に対して、垂直な積層面の超電導
体薄層に当該磁力線を相殺するような磁場を発生させる
電流が流れる必要があるからである。図３には、一対の
対向する曲板が、超電導体薄層と常電導体薄層との積層
体で形成される例を示してある。
【００１９】以上のような構成に係る本磁気冷凍機は、
磁性作動体を固定した永久電流モードの静止型であって
、可動機械部としては、当該磁気遮蔽体を回動するため
の回動機構と、当該磁気遮蔽体を支軸する軸受部だけで
あり、当該磁気遮蔽体自体は旋回も平行移動もするので
はないから、磁気冷凍機としては、小型かつ軽量に製作
される特徴を有する。
磁性作動体を固定した永久電流モードの静止型であって
、可動機械部としては、当該磁気遮蔽体を回動するため
の回動機構と、当該磁気遮蔽体を支軸する軸受部だけで
あり、当該磁気遮蔽体自体は旋回も平行移動もするので
はないから、磁気冷凍機としては、小型かつ軽量に製作
される特徴を有する。
【００２０】
【実施例】本発明の磁気冷凍機の実施例を、図面に基づ
いて説明する。図４と図５は、本発明の実施例の磁気冷
凍機の断面図を示す。両図で、超電導コイル１，１’が
同軸状に配置固定されており、コイルはＮｂ−Ｔｉ合金
製線条によって多数回巻回して形成され、液体ヘリウム
中に浸漬されて、冷却されて、当該コイルは超電導状態
に維持されており、冷凍機作動中は定電流が常時当該コ
イル中に流れている状態にある。
いて説明する。図４と図５は、本発明の実施例の磁気冷
凍機の断面図を示す。両図で、超電導コイル１，１’が
同軸状に配置固定されており、コイルはＮｂ−Ｔｉ合金
製線条によって多数回巻回して形成され、液体ヘリウム
中に浸漬されて、冷却されて、当該コイルは超電導状態
に維持されており、冷凍機作動中は定電流が常時当該コ
イル中に流れている状態にある。
【００２１】磁気遮蔽体は、図３にも示しているが、円
筒面状に形成された一対の超電導性曲板３，３’によっ
て構成され、当該一対の曲板３，３’の円周方向の間隙
は、非磁性の補強部材８，８’によって充当されて、磁
気遮蔽体が補強されている。超電導性曲板３，３’は、
数μｍ厚さのＮｂ−Ｔｉ合金箔と数１０μｍ厚みのアル
ミニウム金属箔とを層状に積み重ねた積層体であり、ま
た補強部材８，８’は非磁性ステンレス鋼によって製作
され、超電導性曲板３，３’と補強部材８，８’とが円
筒体を形成し、その内周面と外周面とは非磁性の管体（
図示せず）によって補強する構造が採用される。
筒面状に形成された一対の超電導性曲板３，３’によっ
て構成され、当該一対の曲板３，３’の円周方向の間隙
は、非磁性の補強部材８，８’によって充当されて、磁
気遮蔽体が補強されている。超電導性曲板３，３’は、
数μｍ厚さのＮｂ−Ｔｉ合金箔と数１０μｍ厚みのアル
ミニウム金属箔とを層状に積み重ねた積層体であり、ま
た補強部材８，８’は非磁性ステンレス鋼によって製作
され、超電導性曲板３，３’と補強部材８，８’とが円
筒体を形成し、その内周面と外周面とは非磁性の管体（
図示せず）によって補強する構造が採用される。
【００２２】当該磁気遮蔽体３，３’の円筒体は、環状
の容器３４内の液体ヘリウム中に浸漬されて超電導領域
に冷却されている。また当該磁気遮蔽体３，３’は、容
器３４内に固定され、当該容器３４は軸受部材７３によ
って、当該円筒体中心軸廻りに回動可能に、冷却機本体
下部に設置され、本例では電動機７と伝動歯車７１，７
２によって、当該容器３４を回動させるようになってい
る。当該環状容器３４の内側、即ち磁気遮蔽体３，３’
の内側空間に、磁性作動体２が断熱性保護管２８によっ
て固定されている。
の容器３４内の液体ヘリウム中に浸漬されて超電導領域
に冷却されている。また当該磁気遮蔽体３，３’は、容
器３４内に固定され、当該容器３４は軸受部材７３によ
って、当該円筒体中心軸廻りに回動可能に、冷却機本体
下部に設置され、本例では電動機７と伝動歯車７１，７
２によって、当該容器３４を回動させるようになってい
る。当該環状容器３４の内側、即ち磁気遮蔽体３，３’
の内側空間に、磁性作動体２が断熱性保護管２８によっ
て固定されている。
【００２３】磁性作動体２は、中心軸方向に延びる中空
部を有する円柱状であって、Ｇｄ−Ｇａ酸化物ガーネッ
トで形成され、中空部には、水晶（ＳｉＯ２）の棒体６
１が充填挿通され、当該棒体６１の両端面は、当該円柱
状作動体２の両端面と精密に同一面を形成して、水晶の
接続円板６２，６３と面接している。
部を有する円柱状であって、Ｇｄ−Ｇａ酸化物ガーネッ
トで形成され、中空部には、水晶（ＳｉＯ２）の棒体６
１が充填挿通され、当該棒体６１の両端面は、当該円柱
状作動体２の両端面と精密に同一面を形成して、水晶の
接続円板６２，６３と面接している。
【００２４】被冷却物である冷浴５１は、断熱性保護管
２８によって固定されて、当該冷浴５１の上面は、水晶
の固定熱移送部材６４の一端面と面接されており、当該
固定熱移送部材６４の上側の垂直面６９が、他の水晶の
可動熱移送部材６５の下側の垂直面６９と密接し、当該
垂直面６９は当該固定熱移送部材６４と可動熱移送部材
６５との熱伝動を阻害しない。当該垂直面６９を摺動面
として、当該可動熱移送部材６５を上方に摺動したとき
は、その上端面と当該円板６２の下端面とが密接するが
、上方に摺動したときは、その上端面と当該円板６２の
下端面との間に空隙Ｇを生ずる。この空隙Ｇの間隔を５
０μｍ以上とすれば、高真空下の２０Ｋ以下の超低温域
では、充分な熱遮断の効果があるから、可動熱移送部材
６５の上下摺動は、熱スイッチの働きをする。
２８によって固定されて、当該冷浴５１の上面は、水晶
の固定熱移送部材６４の一端面と面接されており、当該
固定熱移送部材６４の上側の垂直面６９が、他の水晶の
可動熱移送部材６５の下側の垂直面６９と密接し、当該
垂直面６９は当該固定熱移送部材６４と可動熱移送部材
６５との熱伝動を阻害しない。当該垂直面６９を摺動面
として、当該可動熱移送部材６５を上方に摺動したとき
は、その上端面と当該円板６２の下端面とが密接するが
、上方に摺動したときは、その上端面と当該円板６２の
下端面との間に空隙Ｇを生ずる。この空隙Ｇの間隔を５
０μｍ以上とすれば、高真空下の２０Ｋ以下の超低温域
では、充分な熱遮断の効果があるから、可動熱移送部材
６５の上下摺動は、熱スイッチの働きをする。
【００２５】当該磁性作動体２と高温熱浴４１との間は
、同様に、水晶の可動熱移送部材６６と固定熱移送部材
６７とによって、銅製の伝熱部材６８を介して、小型の
ガス冷却機４１と接続されており、当該水晶の可動熱移
送部材６６の摺動が熱スイッチの役割をする。
、同様に、水晶の可動熱移送部材６６と固定熱移送部材
６７とによって、銅製の伝熱部材６８を介して、小型の
ガス冷却機４１と接続されており、当該水晶の可動熱移
送部材６６の摺動が熱スイッチの役割をする。
【００２６】両可動熱移送部材６４，６６は、ロッド７
７に保持されて、ステッピング・モータ７６によって、
連動して昇降するようにされている。昇降距離は、１ｍ
ｍ程度で充分の熱遮断の効果があるので、昇降手段とし
ては、ステッピング・モータに代えて、カム機構や電磁
押引機構も利用できる。本装置全体が真空容器中に配設
されて、断熱状態に保持されている。
７に保持されて、ステッピング・モータ７６によって、
連動して昇降するようにされている。昇降距離は、１ｍ
ｍ程度で充分の熱遮断の効果があるので、昇降手段とし
ては、ステッピング・モータに代えて、カム機構や電磁
押引機構も利用できる。本装置全体が真空容器中に配設
されて、断熱状態に保持されている。
【００２７】図４は、磁性作動体２の励磁過程を示して
いる。磁気遮蔽体の超電導性曲板３，３’の端部間に充
填されている一対の補強部材８，８’が当該一対のコイ
ルに中心軸上に位置しており、当該補強部材８，８’は
非磁性であるから、当該一対のコイルからの磁力線は、
当該磁性作動体を貫通して励磁する。この際磁性作動体
は発熱するが、ステッピング・モータ７６により、ロッ
ド７７を押し下げると、可動熱移送部材６６は、上側の
円板６３と接触し、磁性作動体２と冷却機４１とは熱的
に導通状態となるので、磁性作動体２は冷却される。一
方、可動熱移送部材６５も下方に押し下げられて、下側
の円板６２とは空隙Ｇを介して、冷浴５１は磁性作動体
２とは、熱的に遮断されるので、冷浴５１の昇温が防止
できる。
いる。磁気遮蔽体の超電導性曲板３，３’の端部間に充
填されている一対の補強部材８，８’が当該一対のコイ
ルに中心軸上に位置しており、当該補強部材８，８’は
非磁性であるから、当該一対のコイルからの磁力線は、
当該磁性作動体を貫通して励磁する。この際磁性作動体
は発熱するが、ステッピング・モータ７６により、ロッ
ド７７を押し下げると、可動熱移送部材６６は、上側の
円板６３と接触し、磁性作動体２と冷却機４１とは熱的
に導通状態となるので、磁性作動体２は冷却される。一
方、可動熱移送部材６５も下方に押し下げられて、下側
の円板６２とは空隙Ｇを介して、冷浴５１は磁性作動体
２とは、熱的に遮断されるので、冷浴５１の昇温が防止
できる。
【００２８】次いで、図５に示したように、電動機７に
よって、当該磁気遮蔽体を９０°だけ回転させると、超
電導性曲板３，３’は、当該コイルの中心軸と直交して
、磁力線の当該内側空間内への透過を遮断するので、磁
性作動体は断熱的に消磁されて寒冷を発し、自らを冷却
する。この際、ロッド７７を引き上げることにより、磁
性作動体２は、熱浴である冷却機４１とは、熱的に遮断
され、他方、可動熱移送部材６５は、下側の円板６２と
密接するので、冷浴５１と熱的に導通状態となって、冷
浴５１は冷却される。ロッド７７の昇降は、磁気遮蔽体
３の回動と連動して行われるので、上記消磁・励磁過程
を繰り返せば、常に冷浴４１を冷却状態に置くことがで
きるので、静止型磁気冷凍機を構成する。
よって、当該磁気遮蔽体を９０°だけ回転させると、超
電導性曲板３，３’は、当該コイルの中心軸と直交して
、磁力線の当該内側空間内への透過を遮断するので、磁
性作動体は断熱的に消磁されて寒冷を発し、自らを冷却
する。この際、ロッド７７を引き上げることにより、磁
性作動体２は、熱浴である冷却機４１とは、熱的に遮断
され、他方、可動熱移送部材６５は、下側の円板６２と
密接するので、冷浴５１と熱的に導通状態となって、冷
浴５１は冷却される。ロッド７７の昇降は、磁気遮蔽体
３の回動と連動して行われるので、上記消磁・励磁過程
を繰り返せば、常に冷浴４１を冷却状態に置くことがで
きるので、静止型磁気冷凍機を構成する。
【００２９】図６は、液体窒素温度以下で使用される磁
気冷凍機の断面図であるが、超電導コイル１、１´ａ、
磁気遮蔽体３、３´及び、磁気遮蔽体３、３´の回動機
構７、７１、７２、７３は前述の超低温用の磁気冷凍機
（図４、図５）とほぼ同じである。ただし超電導コイル
の超電導線材及び磁気遮蔽体３、３´の超電導体として
はＹ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ 酸化物が使用される。この場
合の磁気遮蔽体３、３´の構造は、図７（Ａ）に示すよ
うに、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ 酸化物層３１と銀層３２
との層状の積層体により、一対の曲板３、３´が形成さ
れ、当該曲板３、３´の対向する端面間には、非磁性の
１８−８ステンレス鋼の補強部材８が間挿接合され円筒
状に形成されて成るものである。積層構造の当該曲板３
、３´に代えて、図７（Ｂ）には、上記超電導酸化物単
体で形成された超電導性曲板３、３´を示している。
気冷凍機の断面図であるが、超電導コイル１、１´ａ、
磁気遮蔽体３、３´及び、磁気遮蔽体３、３´の回動機
構７、７１、７２、７３は前述の超低温用の磁気冷凍機
（図４、図５）とほぼ同じである。ただし超電導コイル
の超電導線材及び磁気遮蔽体３、３´の超電導体として
はＹ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ 酸化物が使用される。この場
合の磁気遮蔽体３、３´の構造は、図７（Ａ）に示すよ
うに、Ｙ１ Ｂａ２ Ｃｕ３ 酸化物層３１と銀層３２
との層状の積層体により、一対の曲板３、３´が形成さ
れ、当該曲板３、３´の対向する端面間には、非磁性の
１８−８ステンレス鋼の補強部材８が間挿接合され円筒
状に形成されて成るものである。積層構造の当該曲板３
、３´に代えて、図７（Ｂ）には、上記超電導酸化物単
体で形成された超電導性曲板３、３´を示している。
【００３０】図６において、上記の超電導コイル１、１
´及び磁気遮蔽体３、３´は、液体窒素中に浸漬されて
超電導状態が保持されている。
´及び磁気遮蔽体３、３´は、液体窒素中に浸漬されて
超電導状態が保持されている。
【００３１】磁気作動体２は、その両端面に開口する中
空部を有する円筒状であって、熱媒体のガスが配管２３
を通って当該磁性作動体の中空部を挿通し、その外周面
を被蔽する容器２１内を経て、配管２４により再排出さ
れる。図６は、磁性作動体の消磁過程を表しており、熱
媒体ガスは、冷浴５１と磁性作動体２との間をポンプＰ
により循環して、冷却され、液化ガスは冷浴５１の底部
にたまり、利用に供される。
空部を有する円筒状であって、熱媒体のガスが配管２３
を通って当該磁性作動体の中空部を挿通し、その外周面
を被蔽する容器２１内を経て、配管２４により再排出さ
れる。図６は、磁性作動体の消磁過程を表しており、熱
媒体ガスは、冷浴５１と磁性作動体２との間をポンプＰ
により循環して、冷却され、液化ガスは冷浴５１の底部
にたまり、利用に供される。
【００３２】励磁過程は、前述のように、回動機構７、
７１〜７３を１／４回転すれば、磁性作動体は励磁され
て、発熱するが、この際配管２３、２４に接続されてい
るバルブＶ１ Ｖ２ を切替えて、熱浴４１に通ずる媒
体ガスにより磁性作動体が冷却される。
７１〜７３を１／４回転すれば、磁性作動体は励磁され
て、発熱するが、この際配管２３、２４に接続されてい
るバルブＶ１ Ｖ２ を切替えて、熱浴４１に通ずる媒
体ガスにより磁性作動体が冷却される。
【００３３】本例では、磁性作動体２にはＤｙＡｌ２
化合物焼結体を使用し、熱媒体に水素を使用して、熱浴
４１に安価な液体窒素を使用する冷却機を使用すれば、
冷浴５１槽には２０Ｋの液体水素が得られる。適当な磁
性作動物質を選らべば、媒体ガスとして、水素、ネオン
、一酸化炭素、アルゴン、窒素、酸素などの冷却ガス又
は液体が得られるので、冷媒として利用される。本発明
の冷凍機は、磁気遮蔽体を磁気遮蔽の状態から磁力線透
過の状態を得るには、９０°の角度の間だけを回動させ
ればよく、回転させる必要はなく、また、磁性作動体を
励磁するときと消磁するときのみ磁気遮蔽体を急速に回
動させ、ガスによる熱交換時は、回動を停止して保持す
るのが熱効率を高めるうえで望ましい。また切替弁Ｖ１
，Ｖ２ の切替操作は、当該磁気遮蔽体の回動と連動す
ることができる。
化合物焼結体を使用し、熱媒体に水素を使用して、熱浴
４１に安価な液体窒素を使用する冷却機を使用すれば、
冷浴５１槽には２０Ｋの液体水素が得られる。適当な磁
性作動物質を選らべば、媒体ガスとして、水素、ネオン
、一酸化炭素、アルゴン、窒素、酸素などの冷却ガス又
は液体が得られるので、冷媒として利用される。本発明
の冷凍機は、磁気遮蔽体を磁気遮蔽の状態から磁力線透
過の状態を得るには、９０°の角度の間だけを回動させ
ればよく、回転させる必要はなく、また、磁性作動体を
励磁するときと消磁するときのみ磁気遮蔽体を急速に回
動させ、ガスによる熱交換時は、回動を停止して保持す
るのが熱効率を高めるうえで望ましい。また切替弁Ｖ１
，Ｖ２ の切替操作は、当該磁気遮蔽体の回動と連動す
ることができる。
【００３４】
【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。即ち、磁石によって発生す
る強磁界中に磁性作動体が固定され、当該磁石と磁性作
動体との間に超電導性の平行な平板もしくは筒体面上に
配設された曲板を磁気遮蔽体として介在させ、当該磁気
遮蔽体だけを角度にして９０°間だけ回動させれば、磁
性作動体の励磁と消磁とを繰り返すことができ、磁気冷
凍機が構成できるから、磁性作動体は旋回・往復させる
ことなく固定すれば足り、従って、冷却媒体の循環や冷
浴への熱移送が極めて容易であり、可動機械部分は、磁
気遮蔽体の回動に要する軸受部や伝動部だけで足り、特
に間欠運動であるから、摩擦熱による冷却効率の悪化を
招くことなく、熱効率の高いコンパクトな静止型磁気冷
凍機を構成することができる。
効果を奏することができる。即ち、磁石によって発生す
る強磁界中に磁性作動体が固定され、当該磁石と磁性作
動体との間に超電導性の平行な平板もしくは筒体面上に
配設された曲板を磁気遮蔽体として介在させ、当該磁気
遮蔽体だけを角度にして９０°間だけ回動させれば、磁
性作動体の励磁と消磁とを繰り返すことができ、磁気冷
凍機が構成できるから、磁性作動体は旋回・往復させる
ことなく固定すれば足り、従って、冷却媒体の循環や冷
浴への熱移送が極めて容易であり、可動機械部分は、磁
気遮蔽体の回動に要する軸受部や伝動部だけで足り、特
に間欠運動であるから、摩擦熱による冷却効率の悪化を
招くことなく、熱効率の高いコンパクトな静止型磁気冷
凍機を構成することができる。
【図１】超電導性の一対の平板で構成された磁気遮蔽体
による磁気冷凍機の概念図
による磁気冷凍機の概念図
【図２】筒体面状に配設された超電導性の一対の曲板に
よって磁気遮蔽体が構成されている磁気冷凍機の概念図
。
よって磁気遮蔽体が構成されている磁気冷凍機の概念図
。
【図３】超電導性曲板から成る磁気遮蔽体の斜視図。
【図４】一の実施例である液体ヘリウム温度以下で使用
する磁気冷凍機の断面図で、磁性作動体の励磁過程を示
す。
する磁気冷凍機の断面図で、磁性作動体の励磁過程を示
す。
【図５】図４の同様図であって、磁性作動体の消磁過程
を示す。
を示す。
【図６】他の実施例である磁気冷凍機の断面図。
【図７】酸化物超電導体を利用した磁性作動体の斜視図
。
。
１，１’ 超電導コイル
２ 磁性作動体
３，３’ 磁気遮蔽体
５１ 冷浴
７ 電動機
７１，７２ 歯車
７３ 軸受部
８，８’ 補強部材
Claims (3)
- 【請求項１】 強磁界を発生させる磁石と、当該強磁
界中に配置された磁性作動体と、当該磁石と当該磁性作
動体との間に介する磁気遮蔽体と、当該磁気遮蔽体を回
動させる回動機構とから成り、当該磁気遮蔽体は、超電
導体から成る一対の概ね平行な平板もしくは一対の筒体
面状に配設された曲板によって構成され、当該磁性作動
体が当該一対の平板もしくは曲板により形成される内側
空間に収容されるように配設され、上記回動機構により
当該磁気遮蔽体を回動させることによって、当該磁石か
らの磁力線が当該一対の平板もしくは曲板の間を透過し
て当該磁性作動体を励磁する過程と、当該磁力線を当該
一対の平板もしくは曲板が遮蔽して当該磁性作動体を消
磁する過程と、を繰返して、当該磁性作動体が寒冷を発
生させるようにした静止型磁気冷凍機。 - 【請求項２】 当該磁気遮蔽体が、超電導体の薄板と
常電導体もしくは絶縁体の薄板との積層体によって、当
該平板もしくは曲板が形成されて成る請求項１記載の静
止型磁気冷凍機。 - 【請求項３】 当該磁気遮蔽体が、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
金属薄層とから成る成型焼結体によって、当該平板もし
くは曲板が形成されてなる請求項１記載の静止型磁気冷
凍機。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013204973A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Toshiba Corp | 磁気冷凍デバイス及び磁気冷凍システム |
| US20160298879A1 (en) * | 2013-11-29 | 2016-10-13 | Cooltech Applications | Magnetocaloric heat apparatus |
| CN113405278A (zh) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 磁冷却设备 |
| WO2022224695A1 (ja) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 株式会社日立製作所 | 磁気冷凍システム |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5540116A (en) * | 1993-03-03 | 1996-07-30 | University Of Chicago | Low-loss, high-speed, high-TC superconducting bearings |
| US5722303A (en) * | 1993-03-03 | 1998-03-03 | University Of Chicago | Mixed-mu superconducting bearings |
| US5357756A (en) * | 1993-09-23 | 1994-10-25 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Bipolar pulse field for magnetic refrigeration |
| JP3240116B2 (ja) * | 1996-06-24 | 2001-12-17 | 矢崎総業株式会社 | ワイヤハーネスの保持機構 |
| US6134913A (en) * | 1997-10-17 | 2000-10-24 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce | Method and apparatus for compression of a polarized gas |
| EP1445622A3 (en) * | 1998-06-17 | 2004-12-15 | Medi-Physics, Inc. | Hyperpolarized gas transport device |
| US6132581A (en) * | 1999-04-22 | 2000-10-17 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Electrocoating compositions containing polyvinylpyrrolidone crater control agents |
| ATE373213T1 (de) | 2001-12-12 | 2007-09-15 | Astronautics Corp | Magnetische kühlvorrichtung mit rotierendem magneten |
| US7038565B1 (en) | 2003-06-09 | 2006-05-02 | Astronautics Corporation Of America | Rotating dipole permanent magnet assembly |
| US6946941B2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-09-20 | Astronautics Corporation Of America | Permanent magnet assembly |
| US7148777B2 (en) * | 2004-02-03 | 2006-12-12 | Astronautics Corporation Of America | Permanent magnet assembly |
| FR2890158A1 (fr) * | 2005-09-01 | 2007-03-02 | Cooltech Applic Soc Par Action | Generateur thermique a materiau magnetocalorique |
| EP2108904A1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-14 | Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) | A magnetocaloric device, especially a magnetic refrigerator, a heat pump or a power generator |
| CN101373113B (zh) * | 2008-09-26 | 2010-12-08 | 中国科学院电工研究所 | 一种旋转磁制冷用永磁磁体系统 |
| WO2011059541A1 (en) * | 2009-11-11 | 2011-05-19 | Southern Illinois University Edwardsville | Combined-loop magnetic refrigeration system |
| US9010128B2 (en) * | 2010-06-11 | 2015-04-21 | Chun Shig SOHN | Cooling device |
| FR2963823B1 (fr) * | 2010-08-16 | 2016-07-29 | Cooltech Applications | Generateur thermique magnetocalorique |
| CN105190200A (zh) * | 2013-05-08 | 2015-12-23 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于磁冷却装置的转动式磁屏蔽系统 |
| US9874622B2 (en) * | 2013-09-27 | 2018-01-23 | General Electric Company | Hyperpolarized media transport vessel |
| CN105020927B (zh) * | 2014-04-21 | 2019-05-07 | 青岛海尔股份有限公司 | 往复式磁制冷部件及磁制冷设备 |
| US10443905B2 (en) | 2014-11-25 | 2019-10-15 | Ut-Battelle, Llc | Magnetocaloric refrigeration using fully solid state working medium |
| US20170059214A1 (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-02 | U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Compact adiabatic demagnetization refrigeration stage with integral gas-gap heat switch |
| EP3601914A4 (en) | 2017-03-28 | 2020-12-23 | Barclay, John | ADVANCED MULTI-LAYER ACTIVE MAGNETIC REGENERATOR SYSTEMS AND MAGNETOCALORIC LIQUEFACTION PROCESSES |
| US11231225B2 (en) * | 2017-03-28 | 2022-01-25 | Battelle Memorial Institute | Active magnetic regenerative processes and systems employing hydrogen as heat transfer fluid and process gas |
| CN108716458A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-30 | 川屹节能科技（上海）有限公司 | 用于蒸汽压缩式制冷装置的压缩机 |
| JP7108183B2 (ja) * | 2018-09-27 | 2022-07-28 | ダイキン工業株式会社 | 磁気冷凍システム |
| FR3090830B1 (fr) * | 2018-12-20 | 2022-03-11 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de refroidissement comprenant une ceramique de grenat paramagnetique |
| CN113618616B (zh) * | 2021-10-13 | 2022-02-22 | 徐州东坤耐磨材料有限公司 | 一种磁冷封闭式多离子共用型矿山零件边角打磨装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3125861A (en) * | 1964-03-24 | Method and apparatus for heat transfer | ||
| US3393526A (en) * | 1966-06-29 | 1968-07-23 | Rca Corp | Cryogenic heat pump including magnetic means for moving a normal zone along a superconductive rod |
| US4033734A (en) * | 1976-09-17 | 1977-07-05 | Steyert Jr William A | Continuous, noncyclic magnetic refrigerator and method |
| US4107935A (en) * | 1977-03-10 | 1978-08-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High temperature refrigerator |
| US4332135A (en) * | 1981-01-27 | 1982-06-01 | The United States Of America As Respresented By The United States Department Of Energy | Active magnetic regenerator |
| JPS58184471A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-10-27 | 株式会社日立製作所 | 磁気冷凍機 |
| US4507927A (en) * | 1983-05-26 | 1985-04-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Low-temperature magnetic refrigerator |
| JPS60169065A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍装置 |
| JPS60223972A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-08 | 株式会社日立製作所 | 回転型磁気冷凍機 |
| JPS60259870A (ja) * | 1984-06-05 | 1985-12-21 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍装置 |
| FR2574913B1 (fr) * | 1984-12-18 | 1987-01-09 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de refrigeration ou de pompage de chaleur |
| JP2513608B2 (ja) * | 1985-08-30 | 1996-07-03 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍方法および装置 |
| JP2527554B2 (ja) * | 1987-03-23 | 1996-08-28 | 大阪府 | 超電導磁気遮蔽体 |
| US5024059A (en) * | 1990-06-20 | 1991-06-18 | Noble Jerry D | Electronic force ionized gas air conditioning system compressor |
-
1991
- 1991-01-22 JP JP3022894A patent/JP2933731B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-13 US US07/819,887 patent/US5209068A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-15 CA CA002059383A patent/CA2059383C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1992-01-16 DE DE69200080T patent/DE69200080T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013204973A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Toshiba Corp | 磁気冷凍デバイス及び磁気冷凍システム |
| US20160298879A1 (en) * | 2013-11-29 | 2016-10-13 | Cooltech Applications | Magnetocaloric heat apparatus |
| US10222100B2 (en) * | 2013-11-29 | 2019-03-05 | Cooltech Applications | Magnetocaloric heat apparatus |
| CN113405278A (zh) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 磁冷却设备 |
| WO2022224695A1 (ja) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 株式会社日立製作所 | 磁気冷凍システム |
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