JPH10253192A - 磁気冷凍機 - Google Patents
磁気冷凍機Info
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- JPH10253192A JPH10253192A JP9057796A JP5779697A JPH10253192A JP H10253192 A JPH10253192 A JP H10253192A JP 9057796 A JP9057796 A JP 9057796A JP 5779697 A JP5779697 A JP 5779697A JP H10253192 A JPH10253192 A JP H10253192A
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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
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】磁気冷凍サイクルに合わせて凝縮部隙間のガス
を出し入れすることで、磁性体のガスと該磁性体周囲の
ガスとの間の熱の授受を少なくし、磁気冷凍サイクルの
変形を抑制して冷凍出力を増大させる磁気冷凍機を提供
すること。 【解決手段】超伝導マグネット１３により磁場を与える
と発熱し、磁場を取り除くと温度が低下する磁性体２０
と、この磁性体２０の発熱時に排熱するための熱スイッ
チ１１，１２と、前記磁性体２０の温度が低下するとき
に蒸発した極低温流体２１を液化する凝縮部２７とを備
えた磁気冷凍機において、磁気冷凍サイクルと対応し
て、前記凝縮部２７のガスを強制移動させて入れ換える
ガス入れ換え機構（３２〜３６）を付設した。
を出し入れすることで、磁性体のガスと該磁性体周囲の
ガスとの間の熱の授受を少なくし、磁気冷凍サイクルの
変形を抑制して冷凍出力を増大させる磁気冷凍機を提供
すること。 【解決手段】超伝導マグネット１３により磁場を与える
と発熱し、磁場を取り除くと温度が低下する磁性体２０
と、この磁性体２０の発熱時に排熱するための熱スイッ
チ１１，１２と、前記磁性体２０の温度が低下するとき
に蒸発した極低温流体２１を液化する凝縮部２７とを備
えた磁気冷凍機において、磁気冷凍サイクルと対応し
て、前記凝縮部２７のガスを強制移動させて入れ換える
ガス入れ換え機構（３２〜３６）を付設した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極低温流体の液化
に適用される磁気冷凍機に関する。
に適用される磁気冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の磁気冷凍機の構成を示す
断面図である。この磁気冷凍機は、排熱用熱スイッチと
して、Ｇ．Ｍ（ギフォート・マクマホン）冷凍機等の補
助冷凍機に接続された接続方式の熱スイッチを用いてい
る。
断面図である。この磁気冷凍機は、排熱用熱スイッチと
して、Ｇ．Ｍ（ギフォート・マクマホン）冷凍機等の補
助冷凍機に接続された接続方式の熱スイッチを用いてい
る。
【０００３】図４において、断熱真空容器１は侵入熱を
低減し、かつフランジ部２を備えている。液体窒素槽３
は液体窒素４を蓄えるとともに、常温からの輻射熱をシ
ールドする。液体窒素４は供給管５から供給され、蒸発
した液体窒素４は逃気管６から逃気する。
低減し、かつフランジ部２を備えている。液体窒素槽３
は液体窒素４を蓄えるとともに、常温からの輻射熱をシ
ールドする。液体窒素４は供給管５から供給され、蒸発
した液体窒素４は逃気管６から逃気する。
【０００４】補助冷凍機の第一段寒冷発生部７には、シ
ールド板８が取り付けられている。シールド板８は、液
体窒素槽３からの輻射侵入熱を抑制する。補助冷凍機の
第二段寒冷発生部９と熱スイッチ１１の銅の部分とは、
銅ブロック１０により熱的に結合されている。絶縁物か
らなる熱スイッチ１２は、超伝導マグネット１３の磁場
をパルス的に変化させたときに発生する渦電流によるジ
ュール発熱を抑制するために用いられ、例えば低温にお
いて熱伝導率の大きい水晶などからなる。
ールド板８が取り付けられている。シールド板８は、液
体窒素槽３からの輻射侵入熱を抑制する。補助冷凍機の
第二段寒冷発生部９と熱スイッチ１１の銅の部分とは、
銅ブロック１０により熱的に結合されている。絶縁物か
らなる熱スイッチ１２は、超伝導マグネット１３の磁場
をパルス的に変化させたときに発生する渦電流によるジ
ュール発熱を抑制するために用いられ、例えば低温にお
いて熱伝導率の大きい水晶などからなる。
【０００５】ステッピングモータ１４は上下動機構を含
んでおり、台１５により支持されている。熱スイッチ１
１とステッピングモータ１４とは、ロッド１６により結
ばれている。鋼１７は、熱スイッチ１１，１２がステッ
ピングモータ１４により上下動するときにも銅ブロック
１０と熱的な接触を保つために、容易に変形可能な銅製
になっている。容器１８は熱スイッチ１１，１２を収め
るものであり、その内部はヘリウムガス１９で満たされ
ている。
んでおり、台１５により支持されている。熱スイッチ１
１とステッピングモータ１４とは、ロッド１６により結
ばれている。鋼１７は、熱スイッチ１１，１２がステッ
ピングモータ１４により上下動するときにも銅ブロック
１０と熱的な接触を保つために、容易に変形可能な銅製
になっている。容器１８は熱スイッチ１１，１２を収め
るものであり、その内部はヘリウムガス１９で満たされ
ている。
【０００６】磁性体２０は作業物質であり、この磁性体
２０には例えば変化する極低温流体２１が水素等の場合
はＧＧＧ（Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12，ガドリニウム・ガリウム
・ガーネット）等が用いられる。シール材２２には、イ
ンジウム等が用いられる。バネ２３は凝縮部２７を介し
てシール材２２に必要な押しつけ力を供給し、フランジ
２４はバネ２３の力を受け止める。容器２５は極低温流
体２１を収めるためのものであり、容器２６は磁性体２
０を収めるためのものである。凝縮部２７は、蒸発した
極低温流体２１を凝縮する。
２０には例えば変化する極低温流体２１が水素等の場合
はＧＧＧ（Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12，ガドリニウム・ガリウム
・ガーネット）等が用いられる。シール材２２には、イ
ンジウム等が用いられる。バネ２３は凝縮部２７を介し
てシール材２２に必要な押しつけ力を供給し、フランジ
２４はバネ２３の力を受け止める。容器２５は極低温流
体２１を収めるためのものであり、容器２６は磁性体２
０を収めるためのものである。凝縮部２７は、蒸発した
極低温流体２１を凝縮する。
【０００７】液体ヘリウム２８は液体ヘリウム容器２９
内に蓄えられ、超伝導マグネット１３を冷却する。液体
ヘリウム２８は注入管３０から注入され、蒸発した液体
ヘリウム２８は逃気管３１から逃気する。
内に蓄えられ、超伝導マグネット１３を冷却する。液体
ヘリウム２８は注入管３０から注入され、蒸発した液体
ヘリウム２８は逃気管３１から逃気する。
【０００８】このような構成からなる磁気冷凍機におい
て、磁性体２０と熱スイッチ１１，１２とが接触しない
状態で超伝導マグネット１３により磁場が印加される
と、磁性体２０の温度が上昇する。この過程を断熱励磁
過程と称す。そして、ある温度まで磁性体２０の温度が
上昇すると、ステッピングモータ１４の駆動によりロッ
ド１６を介して熱スイッチ１１，１２が下降し、磁性体
２０と接触した状態で、磁性体２０に印加される磁場を
増加させる。このとき、磁性体２０は温度一定のまま
で、熱スイッチ１１、１２に熱を放出する。この過程を
等温励磁過程と称す。
て、磁性体２０と熱スイッチ１１，１２とが接触しない
状態で超伝導マグネット１３により磁場が印加される
と、磁性体２０の温度が上昇する。この過程を断熱励磁
過程と称す。そして、ある温度まで磁性体２０の温度が
上昇すると、ステッピングモータ１４の駆動によりロッ
ド１６を介して熱スイッチ１１，１２が下降し、磁性体
２０と接触した状態で、磁性体２０に印加される磁場を
増加させる。このとき、磁性体２０は温度一定のまま
で、熱スイッチ１１、１２に熱を放出する。この過程を
等温励磁過程と称す。
【０００９】次に、ステッピングモータ１４により熱ス
イッチ１１、１２を上昇させ、磁性体２０から離した状
態で、磁性体２０に印加される磁場を減少させる。この
とき、磁性体２０の温度は低下する。この過程を断熱消
磁過程と称す。さらに磁性体２０に印加される磁場を減
少させ、極低温流体２１の沸点まで磁性体２０の温度が
低下すると、蒸発した極低温流体２１は凝縮部２７にお
いて液化される。これを等温消磁過程と称す。以上のよ
うな磁気冷凍サイクルを繰り返すことにより、当該磁気
冷凍機では間欠的に低温を発生することができる。
イッチ１１、１２を上昇させ、磁性体２０から離した状
態で、磁性体２０に印加される磁場を減少させる。この
とき、磁性体２０の温度は低下する。この過程を断熱消
磁過程と称す。さらに磁性体２０に印加される磁場を減
少させ、極低温流体２１の沸点まで磁性体２０の温度が
低下すると、蒸発した極低温流体２１は凝縮部２７にお
いて液化される。これを等温消磁過程と称す。以上のよ
うな磁気冷凍サイクルを繰り返すことにより、当該磁気
冷凍機では間欠的に低温を発生することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の磁気冷
凍機には、以下のような問題がある。断熱励磁過程のと
き、凝縮部２７に存在する極低温流体２１の蒸発ガス
は、磁性体２０の温度上昇とともに、磁性体２０により
加熱され温度が上昇する。また、断熱励磁過程のとき、
一旦磁性体２０により加熱され温度の上昇した凝縮部２
７のガスは、断熱消磁過程のとき磁性体２０の温度低下
とともに、磁性体２０により冷され温度が低下する。
凍機には、以下のような問題がある。断熱励磁過程のと
き、凝縮部２７に存在する極低温流体２１の蒸発ガス
は、磁性体２０の温度上昇とともに、磁性体２０により
加熱され温度が上昇する。また、断熱励磁過程のとき、
一旦磁性体２０により加熱され温度の上昇した凝縮部２
７のガスは、断熱消磁過程のとき磁性体２０の温度低下
とともに、磁性体２０により冷され温度が低下する。
【００１１】図５は、当該磁気冷凍機の磁気冷凍サイク
ルを示す図である。前述した結果、図５に示すように、
磁気冷凍サイクルが理想的なカルノーサイクル（Ａ−Ｂ
−Ｃ−Ｄ）から凝縮部２７のガスの影響を受けたサイク
ル（Ａ−Ｂ′−Ｃ−Ｄ′）へ変形することで、冷凍出力
が（Ａ−Ｄ−２−１）から（Ａ−Ｄ’−２’−１）へと
低下してしまう。
ルを示す図である。前述した結果、図５に示すように、
磁気冷凍サイクルが理想的なカルノーサイクル（Ａ−Ｂ
−Ｃ−Ｄ）から凝縮部２７のガスの影響を受けたサイク
ル（Ａ−Ｂ′−Ｃ−Ｄ′）へ変形することで、冷凍出力
が（Ａ−Ｄ−２−１）から（Ａ−Ｄ’−２’−１）へと
低下してしまう。
【００１２】本発明の目的は、磁気冷凍サイクルに合わ
せて凝縮部の隙間のガスを出し入れすることで、磁性体
のガスと該磁性体周囲のガスとの間の熱の授受を少なく
し、磁気冷凍サイクルの変形を抑制して冷凍出力を増大
させる磁気冷凍機を提供することにある。
せて凝縮部の隙間のガスを出し入れすることで、磁性体
のガスと該磁性体周囲のガスとの間の熱の授受を少なく
し、磁気冷凍サイクルの変形を抑制して冷凍出力を増大
させる磁気冷凍機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の磁気冷凍機は以下の如く構成
されている。 （１）本発明の磁気冷凍機は、超伝導マグネットにより
磁場を与えると発熱し、磁場を取り除くと温度が低下す
る磁性体と、この磁性体の発熱時に排熱するための熱ス
イッチと、前記磁性体の温度が低下するときに蒸発した
極低温流体を液化する凝縮部とを備えた磁気冷凍機にお
いて、磁気冷凍サイクルと対応して、前記凝縮部のガス
を強制移動させて入れ換えるガス入れ換え機構を付設し
た。 （２）本発明の磁気冷凍機は上記（１）に記載の磁気冷
凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構が、磁場を発
生するマグネットと、磁気ピストンと、この磁気ピスト
ンを収容するシリンダと、このシリンダと前記凝縮部と
の間を接続する管とからなる。 （３）本発明の磁気冷凍機は上記（１）に記載の磁気冷
凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構が、磁気冷凍
サイクルと連動して駆動伸縮されるベローズと、このベ
ローズと前記凝縮部との間を接続する管とからなる。
達成するために、本発明の磁気冷凍機は以下の如く構成
されている。 （１）本発明の磁気冷凍機は、超伝導マグネットにより
磁場を与えると発熱し、磁場を取り除くと温度が低下す
る磁性体と、この磁性体の発熱時に排熱するための熱ス
イッチと、前記磁性体の温度が低下するときに蒸発した
極低温流体を液化する凝縮部とを備えた磁気冷凍機にお
いて、磁気冷凍サイクルと対応して、前記凝縮部のガス
を強制移動させて入れ換えるガス入れ換え機構を付設し
た。 （２）本発明の磁気冷凍機は上記（１）に記載の磁気冷
凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構が、磁場を発
生するマグネットと、磁気ピストンと、この磁気ピスト
ンを収容するシリンダと、このシリンダと前記凝縮部と
の間を接続する管とからなる。 （３）本発明の磁気冷凍機は上記（１）に記載の磁気冷
凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構が、磁気冷凍
サイクルと連動して駆動伸縮されるベローズと、このベ
ローズと前記凝縮部との間を接続する管とからなる。
【００１４】
（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る磁気冷凍機の構成を示す断面図である。図１に
おいて図４と同一な構成部材には同一符号を付してい
る。なお、本第１の実施の形態に係る空気調和機の基本
的な構成は、図４を基に示したものと同様であるため、
説明を省略する。
態に係る磁気冷凍機の構成を示す断面図である。図１に
おいて図４と同一な構成部材には同一符号を付してい
る。なお、本第１の実施の形態に係る空気調和機の基本
的な構成は、図４を基に示したものと同様であるため、
説明を省略する。
【００１５】当該磁気冷凍機では、磁気ピストン３２は
磁性体からなり、シリンダー３３内に収められている。
磁気ピストン３２と凝縮部２７とは管３４で結ばれてお
り、磁気ピストン３２と極低温流体（例えば、ヘリウム
や水素）２１の容器２５とは管３５で結ばれている。マ
グネット３６は、磁気ピストン３２を上下動させるため
の磁場を発生する。
磁性体からなり、シリンダー３３内に収められている。
磁気ピストン３２と凝縮部２７とは管３４で結ばれてお
り、磁気ピストン３２と極低温流体（例えば、ヘリウム
や水素）２１の容器２５とは管３５で結ばれている。マ
グネット３６は、磁気ピストン３２を上下動させるため
の磁場を発生する。
【００１６】図２は、当該磁気冷凍機の動作を説明する
ための図であり、（ａ）は断熱消磁過程、（ｂ）は断熱
励磁過程を説明するための図である。図２の（ａ）、
（ｂ）において図１と同一な部分には同一符号を付して
ある。以下、図２を基に凝縮部２７に拘るガスの出入り
と磁気冷凍サイクルの対応を説明する。
ための図であり、（ａ）は断熱消磁過程、（ｂ）は断熱
励磁過程を説明するための図である。図２の（ａ）、
（ｂ）において図１と同一な部分には同一符号を付して
ある。以下、図２を基に凝縮部２７に拘るガスの出入り
と磁気冷凍サイクルの対応を説明する。
【００１７】図２の（ａ）に示す断熱消磁過程におい
て、マグネット３６の発生する磁場により磁気ピストン
３２が下降すると、前の過程（断熱励磁過程）において
高温となったガスが、凝縮部２７と容器２６のなす隙間
から管３４を介してシリンダー３３へ抜き取られ、その
ガスの代わりに、蒸発した極低温流体２１により低温の
ガスが凝縮部２７へ供給される。このため、磁性体２０
と磁性体２０の周囲のガスとの温度差を縮めることが可
能になり、この周囲のガスから磁性体２０へ流入する熱
が減少する。
て、マグネット３６の発生する磁場により磁気ピストン
３２が下降すると、前の過程（断熱励磁過程）において
高温となったガスが、凝縮部２７と容器２６のなす隙間
から管３４を介してシリンダー３３へ抜き取られ、その
ガスの代わりに、蒸発した極低温流体２１により低温の
ガスが凝縮部２７へ供給される。このため、磁性体２０
と磁性体２０の周囲のガスとの温度差を縮めることが可
能になり、この周囲のガスから磁性体２０へ流入する熱
が減少する。
【００１８】また、図２の（ｂ）に示す断熱励磁過程に
おいて、マグネット３６の発生する磁場により磁気ピス
トン３２が上昇すると、図２の（ａ）に示した過程にお
いて凝縮部２７と容器２６のなす隙間から奪った高温の
ガスを、シリンダー３３から再び管３４を介して前記隙
間に戻すことができるので、磁性体２０と磁性体２０の
周囲のガスとの温度差を縮めることが可能になり、磁性
体２０から磁性体２０の周囲のガスへ流入する熱が減少
する。このとき、前記低温のガスは極低温流体２１側へ
戻され、さらに管３５を介してシリンダー３３へ抜き取
られる。
おいて、マグネット３６の発生する磁場により磁気ピス
トン３２が上昇すると、図２の（ａ）に示した過程にお
いて凝縮部２７と容器２６のなす隙間から奪った高温の
ガスを、シリンダー３３から再び管３４を介して前記隙
間に戻すことができるので、磁性体２０と磁性体２０の
周囲のガスとの温度差を縮めることが可能になり、磁性
体２０から磁性体２０の周囲のガスへ流入する熱が減少
する。このとき、前記低温のガスは極低温流体２１側へ
戻され、さらに管３５を介してシリンダー３３へ抜き取
られる。
【００１９】（第２の実施の形態）図３は、当該磁気冷
凍機の動作を説明するための図であり、（ａ）は断熱消
磁過程、（ｂ）は断熱励磁過程を説明するための図であ
る。図３の（ａ）、（ｂ）において図２の（ａ）、
（ｂ）と同一な部分には同一符号を付してある。なお、
本第２の実施の形態に係る空気調和機の基本的な構成
は、図４を基に示したものと同様であるため、説明を省
略する。
凍機の動作を説明するための図であり、（ａ）は断熱消
磁過程、（ｂ）は断熱励磁過程を説明するための図であ
る。図３の（ａ）、（ｂ）において図２の（ａ）、
（ｂ）と同一な部分には同一符号を付してある。なお、
本第２の実施の形態に係る空気調和機の基本的な構成
は、図４を基に示したものと同様であるため、説明を省
略する。
【００２０】当該磁気冷凍機では、円板クランク３７と
伸縮可能なベローズ３９とが連結棒３８により連結され
ている。ベローズ３９は管３４を介して容器２６に結ば
れている。以下、図３を基に凝縮部２７に拘るガスの出
入りと磁気冷凍サイクルの対応を説明する。
伸縮可能なベローズ３９とが連結棒３８により連結され
ている。ベローズ３９は管３４を介して容器２６に結ば
れている。以下、図３を基に凝縮部２７に拘るガスの出
入りと磁気冷凍サイクルの対応を説明する。
【００２１】図３の（ａ）に示す断熱消磁過程におい
て、円板クランク３７が回転することでベローズ３９が
伸びると、前の過程（断熱励磁過程）において高温とな
ったガスが、凝縮部２７と容器２６のなすの隙間から管
３４を介してベローズ３９側へ抜き取られ、そのガスの
代わりに、蒸発した極低温流体２１により低温のガスが
凝縮部２７へ供給される。このため、磁性体２０と磁性
体２０の周囲のガスとの温度差を縮めることが可能にな
り、この周囲のガスから磁性体２０へ流入する熱が減少
する。
て、円板クランク３７が回転することでベローズ３９が
伸びると、前の過程（断熱励磁過程）において高温とな
ったガスが、凝縮部２７と容器２６のなすの隙間から管
３４を介してベローズ３９側へ抜き取られ、そのガスの
代わりに、蒸発した極低温流体２１により低温のガスが
凝縮部２７へ供給される。このため、磁性体２０と磁性
体２０の周囲のガスとの温度差を縮めることが可能にな
り、この周囲のガスから磁性体２０へ流入する熱が減少
する。
【００２２】また、図３の（ｂ）に示す断熱励磁過程に
おいて、円板クランク３７が回転することでベローズ３
９が縮むと、図３の（ａ）に示した過程において凝縮部
２７と容器２６のなす隙間から奪った高温のガスを、ベ
ローズ３９側から再び管３４を介して前記隙間に戻すこ
とができるので、磁性体２０と磁性体２０の周囲のガス
との温度差を縮めることが可能になり、磁性体２０と磁
性体２０の周囲のガスとの間の熱の授受を少なくするこ
とができる。このとき、前記低温のガスは極低温流体２
１側へ戻される。
おいて、円板クランク３７が回転することでベローズ３
９が縮むと、図３の（ａ）に示した過程において凝縮部
２７と容器２６のなす隙間から奪った高温のガスを、ベ
ローズ３９側から再び管３４を介して前記隙間に戻すこ
とができるので、磁性体２０と磁性体２０の周囲のガス
との温度差を縮めることが可能になり、磁性体２０と磁
性体２０の周囲のガスとの間の熱の授受を少なくするこ
とができる。このとき、前記低温のガスは極低温流体２
１側へ戻される。
【００２３】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。 （実施の形態のまとめ）実施の形態に示された構成およ
び作用効果をまとめると次の通りである。 ［１］実施の形態に示された磁気冷凍機は、超伝導マグ
ネット１３により磁場を与えると発熱し、磁場を取り除
くと温度が低下する磁性体２０と、この磁性体２０の発
熱時に排熱するための熱スイッチ１１，１２と、前記磁
性体２０の温度が低下するときに蒸発した極低温流体２
１を液化する凝縮部２７とを備えた磁気冷凍機におい
て、磁気冷凍サイクルと対応して、前記凝縮部２７のガ
スを強制移動させて入れ換えるガス入れ換え機構（３２
〜３９）を付設した。
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。 （実施の形態のまとめ）実施の形態に示された構成およ
び作用効果をまとめると次の通りである。 ［１］実施の形態に示された磁気冷凍機は、超伝導マグ
ネット１３により磁場を与えると発熱し、磁場を取り除
くと温度が低下する磁性体２０と、この磁性体２０の発
熱時に排熱するための熱スイッチ１１，１２と、前記磁
性体２０の温度が低下するときに蒸発した極低温流体２
１を液化する凝縮部２７とを備えた磁気冷凍機におい
て、磁気冷凍サイクルと対応して、前記凝縮部２７のガ
スを強制移動させて入れ換えるガス入れ換え機構（３２
〜３９）を付設した。
【００２４】このように上記磁気冷凍機においては、磁
気冷凍サイクルと対応して、凝縮部２７のガスを強制移
動させて入れ換えるガス入れ換え機構（３２〜３９）を
付設したので、断熱励磁過程で温度の上昇した前記凝縮
部２７のガスを、前記ガス入れ換え機構（３２〜３９）
により、極低温流体２１の容器２５から蒸発した低温の
ガスと徐々に入れ換えることが可能なので、断熱消磁過
程において前記凝縮部２７の周りのガスから磁性体２０
へ流れ込む熱が減少する。また、前記ガス入れ換え機構
（３２〜３９）により取り除かれた高温のガスを、断熱
励磁過程において再び前記凝縮部２７に戻すことによ
り、前記凝縮部２７の低温のガスと入れ換えることが可
能なので、前記磁性体２０から前記凝縮部２７の周りの
ガスへ流れ込む熱が減少する。
気冷凍サイクルと対応して、凝縮部２７のガスを強制移
動させて入れ換えるガス入れ換え機構（３２〜３９）を
付設したので、断熱励磁過程で温度の上昇した前記凝縮
部２７のガスを、前記ガス入れ換え機構（３２〜３９）
により、極低温流体２１の容器２５から蒸発した低温の
ガスと徐々に入れ換えることが可能なので、断熱消磁過
程において前記凝縮部２７の周りのガスから磁性体２０
へ流れ込む熱が減少する。また、前記ガス入れ換え機構
（３２〜３９）により取り除かれた高温のガスを、断熱
励磁過程において再び前記凝縮部２７に戻すことによ
り、前記凝縮部２７の低温のガスと入れ換えることが可
能なので、前記磁性体２０から前記凝縮部２７の周りの
ガスへ流れ込む熱が減少する。
【００２５】このように、磁気冷凍サイクルに合わせて
凝縮部２７の隙間のガスを出し入れすることができ、磁
性体２０のガスと該磁性体２０の周囲のガスとの間の熱
の授受が少なくなり、磁気冷凍サイクルの変形を抑制し
て冷凍出力を増大することが可能になる。 ［２］実施の形態に示された磁気冷凍機は上記［１］に
記載の磁気冷凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構
は、磁場を発生するマグネット３６と、磁気ピストン３
２と、この磁気ピストン３２を収容するシリンダ３３
と、このシリンダ３３と前記凝縮部２７との間を接続す
る管３４とからなる。
凝縮部２７の隙間のガスを出し入れすることができ、磁
性体２０のガスと該磁性体２０の周囲のガスとの間の熱
の授受が少なくなり、磁気冷凍サイクルの変形を抑制し
て冷凍出力を増大することが可能になる。 ［２］実施の形態に示された磁気冷凍機は上記［１］に
記載の磁気冷凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構
は、磁場を発生するマグネット３６と、磁気ピストン３
２と、この磁気ピストン３２を収容するシリンダ３３
と、このシリンダ３３と前記凝縮部２７との間を接続す
る管３４とからなる。
【００２６】このように上記磁気冷凍機においては、前
記ガス入れ換え機構が、磁場を発生するマグネット３６
と、磁気ピストン３２と、この磁気ピストン３２を収容
するシリンダ３３と、このシリンダ３３と前記凝縮部２
７との間を接続する管３４とからなるので、前記磁気ピ
ストン３２と前記凝縮部２７、及び前記磁気ピストン３
２と前記極低温流体２１の容器２５の二ヵ所を連通させ
ることで、前記マグネット３６の発生する磁場により前
記磁気ピストン３２を往復運動させることにより、各連
通管３４，３５のガスの循環をスムーズに行なうことが
できる。 ［３］実施の形態に示された磁気冷凍機は上記［１］に
記載の磁気冷凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構
は、磁気冷凍サイクルと連動して駆動伸縮されるベロー
ズ３９と、このベローズ３９と前記凝縮部２７との間を
接続する管３４とからなる。
記ガス入れ換え機構が、磁場を発生するマグネット３６
と、磁気ピストン３２と、この磁気ピストン３２を収容
するシリンダ３３と、このシリンダ３３と前記凝縮部２
７との間を接続する管３４とからなるので、前記磁気ピ
ストン３２と前記凝縮部２７、及び前記磁気ピストン３
２と前記極低温流体２１の容器２５の二ヵ所を連通させ
ることで、前記マグネット３６の発生する磁場により前
記磁気ピストン３２を往復運動させることにより、各連
通管３４，３５のガスの循環をスムーズに行なうことが
できる。 ［３］実施の形態に示された磁気冷凍機は上記［１］に
記載の磁気冷凍機であって、かつ前記ガス入れ換え機構
は、磁気冷凍サイクルと連動して駆動伸縮されるベロー
ズ３９と、このベローズ３９と前記凝縮部２７との間を
接続する管３４とからなる。
【００２７】このように上記磁気冷凍機においては、前
記ガス入れ換え機構が、磁気冷凍サイクルと連動して駆
動伸縮されるベローズ３９と、このベローズ３９と前記
凝縮部２７との間を接続する管３４とからなるので、前
記ベローズ３９と前記凝縮部２７の一ヵ所を連通させる
ことで上述したと同様の効果が得られ、前記極低温流体
２１の容器２５との連通管３５を省略できる。
記ガス入れ換え機構が、磁気冷凍サイクルと連動して駆
動伸縮されるベローズ３９と、このベローズ３９と前記
凝縮部２７との間を接続する管３４とからなるので、前
記ベローズ３９と前記凝縮部２７の一ヵ所を連通させる
ことで上述したと同様の効果が得られ、前記極低温流体
２１の容器２５との連通管３５を省略できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の磁気冷凍機によれば、磁気冷凍
サイクルと対応して、凝縮部のガスを強制移動させて入
れ換えるガス入れ換え機構を付設したので、断熱励磁過
程で温度の上昇した前記凝縮部のガスを、前記ガス入れ
換え機構により、極低温流体の容器から蒸発した低温の
ガスと徐々に入れ換えることが可能なので、断熱消磁過
程において前記凝縮部の周りのガスから磁性体へ流れ込
む熱が減少する。また、前記ガス入れ換え機構により取
り除かれた高温のガスを、断熱励磁過程において再び前
記凝縮部に戻すことにより、前記凝縮部の低温のガスと
入れ換えることが可能なので、前記磁性体から前記凝縮
部の周りのガスへ流れ込む熱が減少する。
サイクルと対応して、凝縮部のガスを強制移動させて入
れ換えるガス入れ換え機構を付設したので、断熱励磁過
程で温度の上昇した前記凝縮部のガスを、前記ガス入れ
換え機構により、極低温流体の容器から蒸発した低温の
ガスと徐々に入れ換えることが可能なので、断熱消磁過
程において前記凝縮部の周りのガスから磁性体へ流れ込
む熱が減少する。また、前記ガス入れ換え機構により取
り除かれた高温のガスを、断熱励磁過程において再び前
記凝縮部に戻すことにより、前記凝縮部の低温のガスと
入れ換えることが可能なので、前記磁性体から前記凝縮
部の周りのガスへ流れ込む熱が減少する。
【００２９】このように、磁気冷凍サイクルに合わせて
凝縮部の隙間のガスを出し入れすることができ、磁性体
のガスと該磁性体の周囲のガスとの間の熱の授受が少な
くなり、磁気冷凍サイクルの変形を抑制して冷凍出力を
増大することが可能になる。
凝縮部の隙間のガスを出し入れすることができ、磁性体
のガスと該磁性体の周囲のガスとの間の熱の授受が少な
くなり、磁気冷凍サイクルの変形を抑制して冷凍出力を
増大することが可能になる。
【００３０】本発明の磁気冷凍機によれば、前記ガス入
れ換え機構が、磁場を発生するマグネットと、磁気ピス
トンと、この磁気ピストンを収容するシリンダと、この
シリンダと前記凝縮部との間を接続する管とからなるの
で、前記磁気ピストンと前記凝縮部、及び前記磁気ピス
トンと前記極低温流体の容器の二ヵ所を連通させること
で、前記マグネットの発生する磁場により前記磁気ピス
トンを往復運動させることにより、各連通管のガスの循
環をスムーズに行なうことができる。
れ換え機構が、磁場を発生するマグネットと、磁気ピス
トンと、この磁気ピストンを収容するシリンダと、この
シリンダと前記凝縮部との間を接続する管とからなるの
で、前記磁気ピストンと前記凝縮部、及び前記磁気ピス
トンと前記極低温流体の容器の二ヵ所を連通させること
で、前記マグネットの発生する磁場により前記磁気ピス
トンを往復運動させることにより、各連通管のガスの循
環をスムーズに行なうことができる。
【００３１】本発明の磁気冷凍機によれば、前記ガス入
れ換え機構が、磁気冷凍サイクルと連動して駆動伸縮さ
れるベローズと、このベローズと前記凝縮部との間を接
続する管とからなるので、前記ベローズと前記凝縮部の
一ヵ所を連通させることで上述したと同様の効果が得ら
れ、前記極低温流体の容器との連通管を省略できる。
れ換え機構が、磁気冷凍サイクルと連動して駆動伸縮さ
れるベローズと、このベローズと前記凝縮部との間を接
続する管とからなるので、前記ベローズと前記凝縮部の
一ヵ所を連通させることで上述したと同様の効果が得ら
れ、前記極低温流体の容器との連通管を省略できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気冷凍機の
構成を示す断面図。
構成を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る磁気冷凍機の
動作を説明するための図であり、（ａ）は断熱消磁過
程、（ｂ）は断熱励磁過程を説明するための図。
動作を説明するための図であり、（ａ）は断熱消磁過
程、（ｂ）は断熱励磁過程を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る磁気冷凍機の
動作を説明するための図であり、（ａ）は断熱消磁過
程、（ｂ）は断熱励磁過程を説明するための図。
動作を説明するための図であり、（ａ）は断熱消磁過
程、（ｂ）は断熱励磁過程を説明するための図。
【図４】従来例に係る磁気冷凍機の構成を示す断面図。
【図５】従来例に係る磁気冷凍機の磁気冷凍サイクルを
示す図。
示す図。
１…断熱真空容器 ２…フランジ部 ３…液体窒素槽 ４…液体窒素 ５…液体窒素 ６…液体窒素 ７…第一段寒冷発生部 ８…シールド板 ９…第二段寒冷発生部 １０…銅ブロック １１…熱スイッチ １２…熱スイッチ １３…超伝導マグネット １４…ステッピングモータ １５…台 １６…ロッド １７…鋼 １８…容器 １９…ヘリウムガス ２０…磁性体 ２１…極低温流体 ２２…シール材 ２３…バネ ２４…フランジ ２５…容器 ２６…容器 ２７…凝縮部 ２８…液体ヘリウム ２９…液体ヘリウム容器 ３０…注入管 ３１…逃気管 ３２…磁気ピストン ３３…シリンダ ３４…管 ３５…管 ３６…マグネット ３７…円板クランク ３８…連結棒 ３９…ベローズ
Claims (3)
- 【請求項１】超伝導マグネットにより磁場を与えると発
熱し、磁場を取り除くと温度が低下する磁性体と、この
磁性体の発熱時に排熱するための熱スイッチと、前記磁
性体の温度が低下するときに蒸発した極低温流体を液化
する凝縮部とを備えた磁気冷凍機において、 磁気冷凍サイクルと対応して、前記凝縮部のガスを強制
移動させて入れ換えるガス入れ換え機構を付設したこと
を特徴とする磁気冷凍機。 - 【請求項２】前記ガス入れ換え機構は、磁場を発生する
マグネットと、磁気ピストンと、この磁気ピストンを収
容するシリンダと、このシリンダと前記凝縮部との間を
接続する管とからなることを特徴とする請求項１に記載
の磁気冷凍機。 - 【請求項３】前記ガス入れ換え機構は、磁気冷凍サイク
ルと連動して駆動伸縮されるベローズと、このベローズ
と前記凝縮部との間を接続する管とからなることを特徴
とする請求項１に記載の磁気冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057796A JPH10253192A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 磁気冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057796A JPH10253192A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 磁気冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253192A true JPH10253192A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13065868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9057796A Pending JPH10253192A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 磁気冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253192A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6250087B1 (en) | 1999-10-01 | 2001-06-26 | Abi Limited | Super-quick freezing method and apparatus therefor |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP9057796A patent/JPH10253192A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6250087B1 (en) | 1999-10-01 | 2001-06-26 | Abi Limited | Super-quick freezing method and apparatus therefor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040713 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040720 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041124 |