JPS60117066A - 磁気低温生成装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は磁気低温生成装置に係り、回転磁場内に配列さ
れた磁性体により低温を生成する装置に関する。

（発明の背景） 従来の低温化成装置は、一般に気体の圧縮膨張過程を利
用したものであり、高圧ガス安全対策の必要性、圧縮機
の小型軽量化の困難性、運転時の振動騒音など種々の問
題点があり、更には到達温度の低電化とともに効率が著
しく低下する等の難点があった。

ところで磁気的に低温を生成する磁気低温生成方法がす
でに提案されている。しかしかかる従来の磁気低温生成
方法は数テスラーの強力な磁場を必要とし、そのため大
型電磁石などの磁場印加装置を設置して磁化放熱や消磁
熱吸収操作時には磁性体を移動させるか、または別機構
によって駆動される複雑な熱スイツチ構造を使用せねば
ならず、そのため連続作動およ・び低温利用に多大の不
便や損失があり、いずれも実験装置の域を出ず、実用化
し離いものであった。

（発明の概要） 本発明は上記事情を背景にしてなされたものであって、
本発明は簡単な構成により磁性体を使用して効率よく低
温を生成しうる装置を提供することを目的としてなされ
たものである。このために本発明は、磁気転移温度の異
なる複数の磁性体を磁気転移温度の順に一方向熱伝導体
により連結し、上記各磁性体を回転磁場内に配列すると
ともに、上記各磁性体のうち磁気転移温度の低い磁性体
を低温部に連結したものであり、かくすることにより熱
を磁性体や一方向熱伝導体等に沿って一方向に移動させ
、最終的に磁性体間に大きな温度差を生じさせて低温部
を著しく低吟化させるようにしたものである。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明を行う。

第１図は本発明に係る磁気低温生成装置の平面図、第２
図は側面図であって、１は筒状容器であり、その内部は
熱漏洩を少なくするために断熱空間である真空状態に保
持されている。Ａ１〜Δ５　ｋｌ容器ｌ内にト下方向に
等間隔にて積層し７て固定された略リング状固定板であ
って、各固定板△１〜Δ５には磁性体ａ１〜ａ５．ａ７
〜ａ１２・・・ａｎ−５〜ａｎがそれぞれ６個づつ同一
円周」二に等間隔にて取り付けられており、各固定板Ａ
１〜Ａ５の始端部の磁性体と終端部の磁性体の間には切
れ目Ｐが形成されて不連続となっている。このようにす
れば、多数の磁性体ａ１〜ａｎを狭い空間に配列よく配
設できる。各磁性体ａｌ−ａｎの磁気転移温度（常磁性
体から強磁性体に変化する境界温度であって、この付近
において磁性体の冷却効果は最大となる。）はａｌ、ａ
２．　ａ３．　−ａｎ〜１．、ａｎの順に高く、したか
って全体として最上段にある始端部の磁性体ａ１から最
下段にある終端部の磁性体ａｎへ向かって順に低くなっ
ている。磁性体ａ１〜ａｎとしては、ガドリニウムＧｄ
、テルビウムＴｂ、ポロニウムＨｏ。

ディスプロシウムＤｙ、エルビューＪ％Ｅｒなどの希土
類元素を含む合金、金属間化合物または磁性塩などが適
しており、これらの元素および組成を選択することによ
り、上記磁気転移温度を高温（室温）から低温まで広範
に変化させることができる。

各固定板Ａ１〜Ａ５にそれぞれ取り付けられた各磁性体
ａｌ−ａ６．ａ７〜ａ１２・・・ａｎ−５〜ａ口は、互
いに一方向熱伝導体２により連結され°ζいる。熱伝導
体２は、熱を一方向（本実施例では反時酊方向Ｙ）に流
すものである。またより上段の固定板の終端部の磁性体
と、そのＦ段の固定板の始端部の磁性体（例えば磁性体
ａ６と磁性体ａ７．磁性体ａ１２と磁性体ａ１３・・・
磁性体ａｎ−６と磁性体ａｎ＝５）は、それぞれ熱伝導
体３により連結されてし）る。したがって上記各磁性体
ａ１〜ａｎは、各熱伝導体２や熱伝導体３により全体と
して数珠つなぎにら−Ｖん状に連結されている。

４ば１−１記容器ｌの外方に配設された放熱部としての
熱交換器であって、最」二段始端部にあつ′（Ｑも磁気
転移温度の高いＣｊｔ性体ａ１はこの熱交換器６に連結
されている。この熱交換器４は、熱を容器１外において
放熱させるものである。

なお熱伝導体２や熱伝導体３としては、［＋１４４１１
’ｌ休の左右両側部に、断面積または不純物深爪の異な
る金属板を重ね合わせたもの（２）外磁場によって熱伝
導度が変化する物質（例えば５０に以下ではベリリウム
Ｂｅ、ガリウムＧａなどの金Ｋ）を用いると共に、回転
永久磁石片の辺縁部形状を工夫して左右の周辺磁場分布
を非対称にして、中心磁場による磁性体磁化時に左右で
異なる熱伝導を実現したものなどが適用できる。

Ｂ１〜Ｂ６は回転部材であって、上記容器Ｉの中央に立
設された回転軸５に」二下方向に等間隙にて取り付けら
れており、各回転部材Ｂｌ〜Ｂ６の間に上記各固定板Ａ
ｌ−７Ａ５は挟まれている。ｂ１〜ｂｍは回転部材Ｂ１
〜Ｂ６の同一円周上に配列して取りイ４けられた永久磁
石であって、上記各磁性体ａ１〜ａｎの一つおきの位置
に対応してその上下に反対磁極が面して相対するように
各回転部材Ｂ１−８６上に配置されている。

６は上記容器ｌの上部に配設されたモータであって、上
記回転軸５は該モータ６により駆動され、上記各永久磁
石ｂ１〜ｂｍは上記各磁性体ａ１〜ａｎに近接して反時
計方向Ｙに回転する。Ｋは永久磁石ｂ１〜ｂｍの回転磁
場である。

なお永久磁石ｂ１〜ｂｍとしては、例えば希土類コバル
ト俳石（残留磁束密度０．８〜１．ＩＴ）を用いる。こ
れにより０．２〜０．３　ｋｇ程度の小型磁石対で０．
２〜０．６Ｔの磁場を３０ＩＩ調空隙×１５ｍｍ径の空
間に発生できるので、小容量のモータで多数磁石対を移
動させて回転磁場を発生さ−Ｉうる。

７は冷却すべき低温部であって、上記容器１２の外部に
配設されたボ・ノクス８内に収納されており、最下段終
端部にあって最も磁気転移温度の低い磁性体ａｎは、こ
の低温部７に連結されている。９は温度計であって、低
温部７の他、容器ｌ内の適所に配設される。

本装置は上記のような構成より成り、モータ〔ｊを駆動
して各回転部材Ｂ１〜Ｂ６を回転させると、永久磁石ｂ
ｌ−ｂｍの磁力線Ｈは磁性体ａ１〜ａｎを」二下方向に
貫きながら回転磁場しま時計方向Ｘに回転し、各磁性体
ａ１〜ａｎは磁化、消磁が反ＩＷされて熱は反時計方向
Ｙに順次移動し、熱は低温部７から熱交換器４へ定常的
に汲み」二げられ、低温部７は次第に低吟化する。

実際の運転にあたっては、回転部材Ｂ１〜Ｂ６の回転速
度は磁性体ａ１〜ａｎ内のスピン−格子熱緩和時間、お
よび磁性体ａ１〜ａｎ、熱伝導体２等の熱伝導度を考慮
して決められるが、これらのバラメークは温度の関数で
もあるので、装置始動から低温到達定常状態まで最短時
間で達成するために、或いはまた低温部の任意温度点に
おける最大熱除去効率を得るために、運転時においては
各部に付設した温度ｉｉ’　９からの信号をもとに制御
回路でモータ６の回転速度を最適制御する。

低温においてスピン−格子熱緩和時間が増大する場合に
は、回転部材Ｂ１〜Ｂ６の回転を磁性体位置に合せて断
続的に行うなどして熱移動の効率を」二げてもよい。ま
た固定板Ａ１〜Ａ３−１の回転磁場の掃引速度を別々に
設定することも考えられる。その場合には各固定板Ａ１
〜Ａ５に２枚の円板を挿入し、各固定板Ａ１〜Ａ５をは
さむ一対の円板を結合して各々独立の回転機構で駆動す
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に係る磁気低温生成装置は、
磁気転移温度の異なる複数の磁性体を磁気転移温度の順
に一方向熱伝導体により連結し、」二記各磁性体を回転
磁場内に配列するとともに、上記各磁性体のうち磁気転
移温度の低い磁性体を低温部に連結して成るので、きわ
めて簡単な構成により効率よく磁気的に低温を生成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図は平面
図、第２図は側面図である。 ａ１〜ａ　ｌｉ・・・磁性体　Ｋ・・・回転磁場２・・
・一方向熱伝導体　７・・・低温部出願人　青　木　亮
　三 代理人　弁理士　高松利行

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁気転移温度の異なる複数の磁性体を磁気転移温度の順
   に一方向熱伝導体により連結し、上記各磁性体を回転磁
   場内に配列するとともに、１−記名磁性体のうち磁気転
   移温度の低い磁性体を低温部に連結したことを特徴とす
   る磁気低温生成装置。