JPS60169064A - Magnetic refrigerator - Google Patents

Magnetic refrigerator

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JPS60169064A
JPS60169064A JP2276384A JP2276384A JPS60169064A JP S60169064 A JPS60169064 A JP S60169064A JP 2276384 A JP2276384 A JP 2276384A JP 2276384 A JP2276384 A JP 2276384A JP S60169064 A JPS60169064 A JP S60169064A
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JP
Japan
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magnetic field
magnetic
heat
working
work material
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JP2276384A
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秀樹 中込
聡 安田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication of JPH0423184B2 publication Critical patent/JPH0423184B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/002Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects
    • F25B2321/0021Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects with a static fixed magnet

Landscapes

  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、冷凍効率の向上化を図れるようにした磁気冷
凍装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a magnetic refrigeration device capable of improving refrigeration efficiency.

〔発明の′PJl″Jll技術とその問題点〕従来、磁
性体の磁気熱量効果を利用した磁気冷凍装置が知られて
いる。この磁気冷凍装置はミ断熱消磁によって冷え走磁
性体で被冷却物から熱を奪わせるようにしたもので、通
常の気体冷凍装fJイに較べて単位体櫨当りの冷凍能力
が高いと云う利点を備えている。
['PJl''Jll technology of the invention and its problems] Conventionally, a magnetic refrigeration system that utilizes the magnetocaloric effect of a magnetic material has been known. This system is designed to remove heat from the air, and has the advantage of having a higher refrigerating capacity per unit unit than a normal gas refrigeration system.

ところで、磁気冷凍装置の場合には、ガドリニウムガリ
ウムガーネットで代表される磁性体、つまり作業物質を
磁場内に急速に尋人して断熱磁化させ、このときに作業
物質に発生した熱を外部へ逃がす排熱過程と、磁場内に
位置している作業物質を磁場外へ急速に導入して断熱消
磁させ、このときの作業物質の吸熱作用で被冷却物を冷
却する吸熱過程との2つの熱交換過程を交互に行なわせ
る必要がある。つまり、作業物質を磁場内に位置させた
り、磁場外に位置させたりする必要がある。
By the way, in the case of magnetic refrigeration equipment, a magnetic material such as gadolinium gallium garnet, that is, a working material, is rapidly placed in a magnetic field to adiabatic magnetize it, and the heat generated in the working material at this time is released to the outside. There are two types of heat exchange: the heat exhaustion process and the endothermic process, in which the working material located within the magnetic field is rapidly introduced outside the magnetic field to adiabatic demagnetization, and the object to be cooled is cooled by the endothermic action of the working material at this time. It is necessary to perform the processes alternately. That is, it is necessary to position the work material within the magnetic field or outside the magnetic field.

このため、従来の装置にあっては、作業物質を固定する
とともに上記作業物質の回りに超電導コイルからなる磁
場発生装置を固定しておき、断熱磁化のときには磁場発
生装置t付勢するとともに排熱系を動作させ、また断熱
消磁のときには磁場発生装置の付勢を停止するとともに
排熱系の動作を停止させ、この制御を交互に行なわせる
J:うにしている。
For this reason, in conventional devices, the work material is fixed and a magnetic field generator made of a superconducting coil is fixed around the work material, and during adiabatic magnetization, the magnetic field generator t is energized and heat is exhausted. The system is operated, and during adiabatic demagnetization, the energization of the magnetic field generator is stopped and the operation of the heat exhaust system is also stopped, and this control is performed alternately.

このような構成であると、電気的な制御だけで冷凍ザイ
クルを実行させることができるので全体の小型化を図れ
ること、作業物質が静止しているので排熱工程の(M軸
性を高めることができることなどの利点がある。
With this configuration, the freezing cycle can be executed only by electrical control, making it possible to reduce the overall size, and since the work material is stationary, it is possible to improve the (M-axis) property of the heat exhaust process. There are advantages such as being able to

しかしながら、反面、磁場発生装置、つまり超電導コイ
ルをパルス付勢するようにしているので、この超電導コ
イルでの損失が大きく、冷凍効率が大幅に低いと云う問
題があった。
However, on the other hand, since the magnetic field generator, that is, the superconducting coil, is energized in pulses, there is a problem in that the loss in the superconducting coil is large and the refrigeration efficiency is significantly low.

そこで、このような問題を解消するために、磁場発生装
置を宮に付勢しておき、代りに作業物質を機械的に移動
させて上記磁場発生装置で発生した磁場内および磁場外
に交互に位置させることが考えられる。しかし、このよ
うに構成すると、移動する作業@質から排熱を行なわな
ければならず、鋳熱系をどのように構成するかと云う点
が問丸となる。
Therefore, in order to solve this problem, the magnetic field generator is energized, and instead, the work material is mechanically moved to alternately enter and exit the magnetic field generated by the magnetic field generator. It is possible to position it. However, with this configuration, heat must be removed from the moving work, and the question becomes how to configure the casting heat system.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、磁場発生長fFiを常時付勢す
るとともに作業物質を機械的に移動させる方式を採用し
たものにあって、断熱磁化時に作業物質から良好に排熱
させることができ、もって冷凍効率の向上化を図れる磁
気冷凍装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to employ a method of constantly energizing the magnetic field generation length fFi and mechanically moving the work material. It is an object of the present invention to provide a magnetic refrigeration device that can effectively exhaust heat from a working material during adiabatic magnetization, thereby improving refrigeration efficiency.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、磁場発生装置を常時伺勢するとともに上記磁
場発生装置で発生した磁場内および磁場外に向けて作業
物ηを交互に機械的に移動させるようにしたものにおい
て、作業物質が磁場内に位置しているとき上記作業物質
に接触または近接する良熱伝導性部材を設け、さらに−
ヒ記作案物質で発生した熱を上記良熱伝導性部1を介し
て上記作業物質の位置し1いる苗量の外部へ排熱する手
段を設けたことを%徴としている。
The present invention is characterized in that a magnetic field generator is constantly monitored and a workpiece η is mechanically moved alternately into and out of the magnetic field generated by the magnetic field generator, in which the workpiece is inside the magnetic field. a highly thermally conductive member that contacts or is in close proximity to the work material when the work material is located;
The feature is that a means is provided for discharging the heat generated by the work material to the outside of the seedlings where the work material is located via the good heat conductive portion 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

移動する作業物質から熱を奪って排熱する場合、排熱さ
せるための糸を作業物質と一体に移動させることは構造
の複雑化を免れ得す、また、断熱消磁時に排熱系から作
業物質へ向けて熱が侵入するのを免れ得ない。
When removing heat from a moving work material and discharging it, moving the thread for discharging heat together with the work material can avoid complicating the structure. There is no way to avoid heat invading the area.

しかし、本発明装置のように、作業物質が磁場内に位置
しているときだけ上記作業物質に接触または十分近接す
る良熱伝導性部材を設け、この部1を介して排熱する構
造であると、上記良熱伝導性部材、つまり排熱系全体を
作業物質と一体に移動させる必要はない。したがって、
構造の複雑化を招くことなく良好な排熱を行なわせるこ
とができる。また、断熱消磁時には、作業物質と良熱伝
導性部材とを距離的に離すことができる。このため、断
熱消磁時に良熱伝導性部材を介して作業物質に熱が侵入
するのを防止できる。したがって、構造の複雑化や熱侵
入を抑えた状態で、作業物質を移動させる方式の%徴、
つまり、この方式が本質的に備えている冷凍効率が高い
点を最大限に発揮させることができる。
However, as in the device of the present invention, a highly thermally conductive member is provided that comes into contact with or sufficiently close to the working material only when the working material is located within a magnetic field, and the structure is such that heat is exhausted through this part 1. Therefore, it is not necessary to move the above-mentioned good heat conductive member, that is, the entire heat exhaust system together with the work material. therefore,
Good heat exhaustion can be achieved without complicating the structure. Furthermore, during adiabatic demagnetization, the work material and the highly thermally conductive member can be separated from each other. Therefore, it is possible to prevent heat from entering the work material through the highly thermally conductive member during adiabatic demagnetization. Therefore, the percentage characteristics of the method for moving the working material while suppressing the complexity of the structure and heat penetration,
In other words, the inherent high refrigeration efficiency of this method can be maximized.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明をヘリウム液化用の磁気冷凍装置に適用
した例を示すものである。
FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a magnetic refrigeration device for helium liquefaction.

すなわち、同図において、1は外槽を示し、2は外槽1
内に収容された内槽を示している。
That is, in the figure, 1 indicates the outer tank, and 2 indicates the outer tank 1.
It shows the inner tank housed inside.

外wj1は、全体が熱伝導性の悪い部材で形成されてい
る。また、内槽zH1その上壁2aだけが肉厚の厚い良
熱伝導材で形成されており、残りの部分が熱伝導性の悪
い部材で形成されている。そして、外槽1と内槽2との
間に存在する空間3は真空引きされて真空断熱層に形成
されている。
The entire outer wj1 is formed of a member with poor thermal conductivity. Further, only the upper wall 2a of the inner tank zH1 is made of a thick material with good thermal conductivity, and the remaining part is made of a material with poor thermal conductivity. A space 3 existing between the outer tank 1 and the inner tank 2 is evacuated and formed into a vacuum insulation layer.

上記内槽2の土壁2&の2個所には、土壁2aの図中上
側と下側とを連通させる筒部4m。
At two places on the earthen wall 2 & of the inner tank 2, there are cylindrical portions 4m which communicate the upper and lower sides of the earthen wall 2a in the figure.

4bが下方に向けて平行に、かつ同一寸法に突設されて
いる。これら筒部4a、4bは、上壁2&を構成してい
る部材と同一材あるいはそれ以上に熱伝導性の良い部材
で厚肉に形成されたもので、その下端部から所定の長さ
の部分5&。
4b are provided to protrude downward in parallel and with the same dimensions. These cylindrical parts 4a and 4b are thickly formed from the same material as the material constituting the upper wall 2& or a material with better thermal conductivity, and extend a predetermined length from the lower end thereof. 5&.

5bの内径が(Iffの部分より小径に形成されている
。そして、部分5m、5bの上下内端縁はそれぞれテー
パ而に形成されている。
The inner diameter of the portion 5b is smaller than that of the portion Iff.The upper and lower inner edges of the portions 5m and 5b are each tapered.

しかして、内槽2内には、内槽2との間に真空N+s1
%層を介してヘリウム槽6が収容されている。このヘリ
ウム槽6は、非磁性良熱伝導材で全体が形成されたもの
で、具体的には次のように構成されている。すなわち、
槽本体7と、この槽本体7内を上下方向に2分するよう
に設けられた仕切壁8と、槽本体7の上壁9に設けられ
、前記筒部(m、4bをそれぞれ非接触に嵌入させる孔
10h、10bと、これら孔10m。
Therefore, there is a vacuum N+s1 between the inner tank 2 and the inner tank 2.
A helium tank 6 is accommodated through the % layer. The helium tank 6 is entirely made of a non-magnetic and heat-conductive material, and is specifically constructed as follows. That is,
The tank body 7, a partition wall 8 provided to vertically divide the inside of the tank body 7, and a partition wall 8 provided on the upper wall 9 of the tank body 7 to allow the cylindrical portions (m, 4b) to contact each other in a non-contact manner. Holes 10h and 10b to be inserted and 10m of these holes.

10bの縁部を仕切Ii8の上面までそれぞれ延長させ
る筒体11*、llbと、これら筒体11a、llbの
外周面に上下方向に2段構成に突設された鍔部12*、
li!bおよび13m。
Cylindrical bodies 11* and llb that extend the edges of the cylindrical bodies 10b to the upper surface of the partition Ii8, respectively, and a flange 12* that protrudes in a two-stage configuration in the vertical direction from the outer peripheral surfaces of these cylindrical bodies 11a and llb,
li! b and 13m.

13bとで構成されている。そして、筒体111゜11
bの外周で鍔部12&、12bと上壁9との間には主磁
場発生長&を構成する超電導コイル14m、14bが装
着されており、また筒体11a、llbの外周で鍔部1
3h、13bと仕切壁8との間には袖助磁場発生装諷を
構成する超電導コイル15m、15bが長潮されている
。各jl¥(電導コイル14th 、 l 4bおよび
15a。
13b. And the cylinder body 111°11
Superconducting coils 14m, 14b constituting the main magnetic field generation length & are installed between the flanges 12 &, 12b and the upper wall 9 on the outer periphery of the cylinders 11a, llb, and the flanges 1
Between 3h and 13b and the partition wall 8, superconducting coils 15m and 15b constituting a magnetic field generating device are installed. Each jl ¥ (conducting coil 14th, l 4b and 15a.

15bは、ヘリウム槽6内の底部に溜っている液体ヘリ
ウムHを冷却源とし、ヘリウム精構成梠を介して所要の
温度に冷却される。そして、超電導コイル15a、ll
bは、超′を代導コイル14a、14bの発生磁場とは
逆向きの磁場を発生させ、これによって超電導コイル1
4a。
15b uses liquid helium H accumulated at the bottom of the helium tank 6 as a cooling source, and is cooled to a required temperature via a helium fine structure. And superconducting coils 15a, ll
b generates a magnetic field in the opposite direction to the magnetic field generated by the superconducting coils 14a and 14b, thereby causing the superconducting coil 1
4a.

14bで発生した磁場の下側強度勾配を急峻化させるよ
うにしている。
The lower intensity gradient of the magnetic field generated at 14b is made steeper.

しかして、仕切壁8の前記筒部dm 、4bの下端面に
対向する位置には、部分5h、5bの内径より大きく、
かつ筒部4a、4bの外径より小さい孔16m、16b
が形成されている。
Therefore, at a position facing the lower end surface of the cylindrical portion dm of the partition wall 8, 4b, there is a diameter larger than the inner diameter of the portions 5h, 5b.
And the holes 16m and 16b are smaller than the outer diameter of the cylindrical parts 4a and 4b.
is formed.

そして、上記孔16*、16bの内縁には、熱伝導性の
悪い部材で形成された筒体17a。
A cylindrical body 17a formed of a material with poor thermal conductivity is provided at the inner edge of the holes 16* and 16b.

J7bの下端側が接続されており、これら筒体17m、
17bの上端側は筒部#m、4bの)切面にそれぞれ気
密に接続されている。また、外槽1の土壁で筒部4a、
4bに対向する位置には、筒体17m、17bの内径と
同径の孔lem、18bが同軸的に設けである。そして
、孔18m、18bの縁部と筒部4m、4bの上縁部と
は黒伝導性の悪い部材で形成された筒体J9m 、19
bによって気密に接続されている。
The lower end side of J7b is connected, and these cylinders 17m,
The upper end side of 17b is airtightly connected to the cylindrical portions #m and 4b, respectively. In addition, the cylindrical portion 4a,
At a position facing 4b, holes lem and 18b having the same diameter as the inner diameter of the cylinders 17m and 17b are provided coaxially. The edges of the holes 18m and 18b and the upper edges of the cylindrical parts 4m and 4b are cylindrical bodies J9m and 19 formed of a black material with poor conductivity.
b is airtightly connected.

ずなわち、孔18m1筒体19a1筒部4m。That is, the hole is 18m, the cylinder body 19a, and the cylinder part 4m.

筒体17hおよび孔16mが同軸的に接続されて、外部
と液体ヘリウムHの収容されている空間とを連通させる
シリンダ20mが構成され、同様に孔18&、筒体19
aX筒部4b、筒体17bおよび孔16bが同軸的に接
続されて同様のシリンダ20bが構成されているのであ
る。
The cylinder 17h and the hole 16m are coaxially connected to form a cylinder 20m that communicates the outside with the space in which liquid helium H is accommodated.
The aX cylindrical portion 4b, the cylindrical body 17b, and the hole 16b are coaxially connected to form a similar cylinder 20b.

しかして、前記各シリンダ20m、20b内には外部か
らロッド21m、21bが昇降自在に挿設されている。
Rods 21m and 21b are inserted into each of the cylinders 20m and 20b from the outside so as to be movable up and down.

ロッド21畠、21bはそれぞれ熱伝導性の悪い部材で
前述した筒部4a。
The rods 21 and 21b are members with poor thermal conductivity, and are the aforementioned cylindrical portions 4a.

4bにおける部分5m 、5bの内径より数100μ簿
小さい外径の円柱状に形成されている。そして、各ロッ
ド21m、21bの下端部には、ガドリニウムガリウム
ガーネット等の磁性体をロッド21m、21bの外径と
等しい外径の円柱状に加工してなる作業物質22a、2
2bか直列に介挿されている。
The portion 5m in 4b is formed into a cylindrical shape with an outer diameter several hundred μ smaller than the inner diameter of 5b. At the lower end of each rod 21m, 21b, working materials 22a, 2 are formed by processing a magnetic material such as gadolinium gallium garnet into a columnar shape with an outer diameter equal to the outer diameter of the rods 21m, 21b.
2b is inserted in series.

ロッド21m、21bの外wjl外に位置する端部には
支持材23g、23bが取り付けてあり、これら支持材
23g、、23bの先端部に互いに対面する関係にラッ
ク241L、24bが固定されている。そして、ラック
24mとランク24bとの間の中心位置には、紙面と直
交する方向に延びる軸25が図示しない軸受によって回
転自在に支持されている。軸25の外周でラック24&
とラック24bとの間に位置する部分には上記ラック2
4&、24bに共通に噛合するビニオン26が固定され
ている。なお、ビニオン26と各ラック24a、24b
とは伏のような関係に噛合している。すなわち、ロッド
21m、21bの下端部に介挿されている作業物質22
a、22bが丁度、あ1図の作業物質22*のように前
部4m(4b)の部分5a(5b)内に位置していると
きを上死点とし、また作業物質22bのように仕切壁8
と液体ヘリウムHの液面との間に位置しているときを下
死点とし、何れかの作業物質が上死点に位置していると
きには他方の作業物質が下死点に位置する関係が成立す
るように噛合している。軸25の外周には図示しない別
のビニオンが固定されており、このビニオンは図示しな
いラックと噛合している。そして、上記ラックは図示し
ない往復動駆動源に連結されている。
Support members 23g, 23b are attached to the ends of the rods 21m, 21b located outside wjl, and racks 241L, 24b are fixed to the tips of these support members 23g, 23b in a relationship facing each other. . At a central position between the rack 24m and the rank 24b, a shaft 25 extending in a direction perpendicular to the plane of the paper is rotatably supported by a bearing (not shown). Rack 24&
and the rack 24b.
A pinion 26 that commonly meshes with 4 & 24b is fixed. In addition, the binion 26 and each rack 24a, 24b
They have a close relationship with each other. That is, the working material 22 inserted into the lower end portions of the rods 21m and 21b.
The top dead center is when a and 22b are located exactly within the portion 5a (5b) of the front 4m (4b) like the work material 22* in Figure A1, and the partition is defined as the work material 22b. wall 8
and the liquid level of liquid helium H is considered bottom dead center, and when either working material is located at top dead center, the other working material is located at bottom dead center. They fit together to form a structure. Another pinion (not shown) is fixed to the outer periphery of the shaft 25, and this pinion meshes with a rack (not shown). The rack is connected to a reciprocating drive source (not shown).

しかして、白檀2の上壁2aの周縁部には厚肉部31が
形成されており、この厚肉部31には、開口部を横方向
に向けた円柱状の凹部32が形成されている。外槽1の
側壁で凹部32に刻面する位置には、凹部32より大径
の孔33が形成されており、この孔33の周縁部には外
方へ突出するフランジ34が気密に接続されている。そ
して、上記フランジ34内を通して前記凹部32に良熱
伝導材で形成された伝熱ロッド35の一喘側が嵌入して
いる。伝熱ロッド35の外周には鍔部36が設けてあり
、この鍔部36がシール材を介してフランジ34に締付
は固定されている。そして、伝熱ロッド35の他端側は
小型冷凍機等の冷却器37に熱的に接続されている。な
お、第1図中38m 、38bは、シール部材を示して
いる。
Thus, a thick wall portion 31 is formed at the peripheral edge of the upper wall 2a of the sandalwood 2, and a cylindrical recess 32 with an opening facing laterally is formed in the thick wall portion 31. . A hole 33 having a larger diameter than the recess 32 is formed in the side wall of the outer tank 1 at a position where the recess 32 is carved, and a flange 34 projecting outward is airtightly connected to the peripheral edge of the hole 33. ing. One side of a heat transfer rod 35 made of a material with good thermal conductivity is fitted into the recess 32 through the flange 34 . A flange portion 36 is provided on the outer periphery of the heat transfer rod 35, and this flange portion 36 is fastened and fixed to the flange 34 via a sealing material. The other end of the heat transfer rod 35 is thermally connected to a cooler 37 such as a small refrigerator. In addition, 38m and 38b in FIG. 1 indicate sealing members.

次に上記のように構成された磁気冷凍装置の動作を説明
する。
Next, the operation of the magnetic refrigeration system configured as described above will be explained.

まず、超電導コイル14a、14bおよび15h、15
bには前述した関係の磁場を発生させ得る永久電流が流
れているものとする。また、冷却器37が動作状態にあ
るものとする。
First, superconducting coils 14a, 14b and 15h, 15
It is assumed that a persistent current that can generate the magnetic field in the relationship described above is flowing through b. Further, it is assumed that the cooler 37 is in an operating state.

冷却器37が動作すると、伝熱ロッド35を介して土壁
2aの熱が奪われる。したがって筒部4m、4bも十分
低温に保たれる。
When the cooler 37 operates, heat is removed from the earth wall 2a via the heat transfer rod 35. Therefore, the cylindrical portions 4m and 4b are also kept at a sufficiently low temperature.

このような状態で、往復動駆動源を動作させると、ビニ
オン26が第1図中実録矢印Pで示ずように往復動回動
する。この結果、ロッド21a、21bがi1図中実線
矢印Q+ 、Q*で示すように昇降する。すなわち、ロ
ッド21aが下降をG11始するとロッド21bが上昇
を開始する関係にそれぞれが昇降する。このため、作業
物質22* 、22bは、上死点と下死点との間を18
0度の位相差をもって昇降することになる。上死点に位
置しているときには、第1図中の作業物質22mに見ら
れるように超電導コイルの発生する磁場内に完全に位置
する。したかって、断熱磁化状態とする。一方、下死点
に位置しているときKは、第1図中の作業物質22bに
見られるように磁場外に位置する。したがって、FBr
熱消磁状態となる。断熱消磁状態では、作業物質22b
(22m)が吸熱する。
When the reciprocating drive source is operated in this state, the pinion 26 reciprocates and rotates as shown by the actual arrow P in FIG. As a result, the rods 21a and 21b move up and down as shown by solid line arrows Q+ and Q* in Figure i1. In other words, the rods 21a and 21b move upward and downward in such a manner that when the rod 21a begins to descend at G11, the rod 21b begins to rise. For this reason, the working materials 22*, 22b move 18 times between the top dead center and the bottom dead center.
It will move up and down with a phase difference of 0 degrees. When located at the top dead center, the working material 22m in FIG. 1 is completely located within the magnetic field generated by the superconducting coil. Therefore, an adiabatic magnetization state is established. On the other hand, when K is located at the bottom dead center, it is located outside the magnetic field, as seen in the work material 22b in FIG. Therefore, FBr
It becomes thermally demagnetized. In the adiabatic demagnetization state, the working material 22b
(22m) absorbs heat.

このだめ液面上に漂よっているヘリウムガスが作業物質
22b(22a)の表面に#縮する。
Helium gas floating on the sump liquid surface condenses on the surface of the work material 22b (22a).

この凝縮によって形成されだ液滴は自然落下し、ここに
ヘリウムの液化が達成されることになる。
The droplets formed by this condensation fall naturally and liquefy the helium.

しかして、上記のように断熱磁化状態になると、作業物
’j(Z J a (x z b )は発熱する。この
熱は次のようにして外部に導かれる。すなわち、作業物
質22a、22b力;上夕巳点に位置し。
Therefore, when the workpiece 'j (Z J a (x z b )) becomes in the adiabatic magnetized state as described above, it generates heat. This heat is led to the outside as follows. That is, the workpiece 'j (Z J a (x z b )) Power: Located at Kamiyumi point.

ているときには、必ず部分5 a 、 5 b 173
にahtiしている。部分5a、5bの内径は、作業物
質22m 、、?、l bの外径より僅力\に大きし1
程度に設定されている。このため、作業物質22a。
173
I am doing ahti. The inner diameter of the portions 5a and 5b is 22 m, ? , l slightly larger than the outer diameter of b by 1
It is set to about. For this reason, the working material 22a.

22bが部分5&、Sb内に位置してl/)るときには
、第2図中に2点錯線で示すように部分5a(5b)の
円面と作業物質22 m (22b )とが直接接触し
たり、あるし)は両者間の隙…J力玉非常に小さくなっ
たりする条件t(必ず形成される。このため、作業物5
122 a 、 22 bで発生した熱は、筒部4a、
4b、上壁2aを介して速やかに外部へと排熱されるこ
とになる。したがって、作業物質、?、? a 、 2
.? bでi生した^^によってヘリウム槽6内妙(温
度上)1−するようなことはなく、ここに良好な冷顔ヅ
・イクルカエ実現される。
When 22b is located within the portion 5&, Sb, the circular surface of the portion 5a (5b) and the work material 22m (22b) are in direct contact, as shown by the double dotted line in Fig. 2. The gap between the two...The condition t (which is always formed) makes the workpiece 5 very small.
The heat generated in 122a and 22b is transferred to the cylindrical portion 4a,
4b, and the heat is quickly exhausted to the outside via the upper wall 2a. Therefore, the working substance,? ,? a, 2
.. ? The helium bath 6 does not become unstable (temperature-wise) due to the heating in step b, and a good cold face is achieved here.

このように、作業物質22m−,22b力玄障+AI!
に磁化状態にあるときだけ、これらのfi:業物質22
122bに接触あるには十分・近接するR1〜伝導性部
杓を設け、この熱伝導性部材を介して外部へ排熱させる
ようにしている。したがって、排熱系を作業物質と一緒
に移動させるものとは違って全体の構造の単純化を図る
ことができる。
In this way, the working material 22m-, 22b force xuan-sho + AI!
These fi: karma substances 22 only when they are in a magnetized state.
A conductive member 122b is provided with a conductive member ladle sufficiently close to contact with the conductive member 122b, and heat is discharged to the outside via this thermally conductive member. Therefore, unlike a system in which the exhaust heat system is moved together with the working materials, the overall structure can be simplified.

また、断熱消磁時には必然的に熱伝導性部材と作業物質
との間に長い断熱距離を確保することができる。したが
って、断熱消磁時に上記熱伝導性部材を介して熱侵入す
るようなこともなく、結局、前述した効果が得られる。
Furthermore, during adiabatic demagnetization, a long adiabatic distance can be ensured between the thermally conductive member and the work material. Therefore, during adiabatic demagnetization, there is no heat intrusion through the thermally conductive member, and the above-mentioned effects can be obtained after all.

なお、実施例のように、筒部4a、4bの部分5*、5
bの内径をロッド21m、21bの外径より僅かに大き
く設定しておけば、部分/i a t 5bにロッド;
jl&、21bを案内するためのガイド体の機能も発揮
させることができる。実施例の構成であると必然的にロ
ッド21&。
Note that, as in the embodiment, the portions 5*, 5 of the cylindrical portions 4a, 4b
By setting the inner diameter of b to be slightly larger than the outer diameter of rods 21m and 21b, the rod in portion /i a t 5b;
It is also possible to perform the function of a guide body for guiding the jl&, 21b. With the configuration of the embodiment, the rod 21 &.

21bが長くなるので、このロッド21a。Since 21b is longer, this rod 21a.

21bを滑らかに昇降させるには何らかのガイド体を必
要とする。実施例のように部分5&。
Some kind of guide body is required to move 21b up and down smoothly. Part 5 & as in the example.

5bの内径を上述した関係に設定すると、部分5h、5
bにガイド体としての機能も発揮させることができるの
で、それだけ部品数を減らすことができる。また、部分
5a、Sb内をロッド21m、21bが昇降すると、摺
動摩擦によって発熱するが、部分51L、5bは冷aさ
れているので、発熱の影響を回避すること力;できる。
If the inner diameter of 5b is set to the above relationship, parts 5h, 5
Since the part b can also function as a guide body, the number of parts can be reduced accordingly. Further, when the rods 21m and 21b move up and down inside the portions 5a and Sb, heat is generated due to sliding friction, but since the portions 51L and 5b are cooled, the influence of heat generation can be avoided.

まだ、実施例のように主磁場発生装置と補助磁場発生装
置とを設け、補助磁場発生装置で磁場の縁部の強度勾配
を急峻化させるようにすると、作業物質が磁場外へ出る
のに必要な移動ストロークを小さくできる。したがって
、装置全体の小型化に寄与できる。また、実施例のよう
に、2つの作業物質を1つの駆動源を用l/′1て#l
’ (ill eりに昇降させる方式であると、一方の
作業物’JIJ”磁場から離れようとしたとき、他方の
f′「業物質が磁場に近づく関係VCあるので、一方の
磁場と作業物質との間に生じる磁気的吸引力でイ出方の
磁場と作業物質との間に生じる磁気的吸弓1〕jを結果
的に減少させることかできる。したl)iつて、駆動動
力を少なくできる利点もある。また、本発明は、上述し
た実施例のように昇降方式を採用したものに限らず回転
方式を採用したものにも適用できる。
However, if a main magnetic field generator and an auxiliary magnetic field generator are provided as in the embodiment, and the auxiliary magnetic field generator is used to steepen the intensity gradient at the edges of the magnetic field, it is possible to increase the amount of energy necessary for the work material to exit the magnetic field. The travel stroke can be made smaller. Therefore, it can contribute to miniaturization of the entire device. In addition, as in the embodiment, two working materials can be moved using one driving source l/'1 and #l
(If you use a method of raising and lowering the workpiece, when one workpiece tries to leave the magnetic field, the other workpiece approaches the magnetic field. As a result, the magnetic attraction generated between the magnetic field and the work material can be reduced. Furthermore, the present invention is not limited to those that employ the elevating method as in the above-mentioned embodiments, but can also be applied to those that employ the rotating method.

第3図は本発明を回転方式のヘリウム液化磁気冷凍装置
に適用した例の要部だけを模式的に示すものであり、第
4図は同要部の断面を示すものである。すなわち、これ
らの図において、41は内部に液体ヘリウムHを収容す
るヘリウム槽である。ヘリウム槽41の上壁411Lに
はスリット状の孔42が設けてあり、この孔42を通し
て一部が常にヘリウム槽41内に位置する関係に回転輪
43が配置されている。回転輪43は、水平に配置され
た軸44の外周に固定されている。軸44は、軸受45
等によって回転自在に支持されている。そして、軸44
の一端側は中間軸46を介して図示しない回転駆動源に
連結されている。
FIG. 3 schematically shows only the main parts of an example in which the present invention is applied to a rotating type helium liquefaction magnetic refrigeration system, and FIG. 4 shows a cross section of the main parts. That is, in these figures, 41 is a helium tank that stores liquid helium H therein. A slit-shaped hole 42 is provided in the upper wall 411L of the helium tank 41, and a rotary ring 43 is disposed through this hole 42 such that a portion thereof is always located inside the helium tank 41. The rotating ring 43 is fixed to the outer periphery of a horizontally arranged shaft 44. The shaft 44 has a bearing 45
It is rotatably supported by etc. And the shaft 44
One end side is connected to a rotational drive source (not shown) via an intermediate shaft 46.

回転輪43は、非磁性でかつ熱伝導性の悪い部1で形成
されている。そして周縁部には軸心線と平行する孔47
が周方向に亘って複数形成されており、これら孔47に
円柱状に形成された作業物質48がその両端面だけを露
出させ、かつ両端面が回転輪43の端面と面一になる関
係に装着されている。
The rotating ring 43 is formed of a portion 1 that is non-magnetic and has poor thermal conductivity. A hole 47 parallel to the axis line is provided at the peripheral edge.
A plurality of cylindrical working materials 48 are formed in the holes 47 in a circumferential direction, and the working material 48 formed in the cylindrical shape in these holes 47 is in such a relationship that only its both end surfaces are exposed, and both end surfaces are flush with the end surface of the rotating ring 43. It is installed.

しかして、回転輪43のヘリウム槽41外に位置する部
分の回りには、上記部分を也う関係に良熱伝導材で形成
された覆い部材49が配置されている。覆い部材49の
前述した作業物質48の両端面に対向する位置には、周
期的に作業物質48と同軸になる孔50m、50bが形
成されている。孔50m、50b内には良熱伝導材で形
成され、周期的に作業物質48の端面に接する圧接部1
51&、51bが収容されている。孔50a、50bの
外側開口は閉塞板52a、52bによって閉じられてお
り、これら閉塞板52h、52bと対応する各圧接部材
51a、51bとの間には、圧接部材’ 51 m 。
A cover member 49 made of a material with good thermal conductivity is disposed around the portion of the rotating ring 43 located outside the helium tank 41 so as to cover the portion. Holes 50m and 50b, which are periodically coaxial with the work material 48, are formed at positions of the cover member 49 facing both end surfaces of the work material 48 described above. Inside the holes 50m and 50b are pressure welding parts 1 made of a good heat conductive material and periodically in contact with the end surface of the work material 48.
51&, 51b are accommodated. The outer openings of the holes 50a and 50b are closed by closing plates 52a and 52b, and between these closing plates 52h and 52b and the corresponding pressing members 51a and 51b, there are pressing members ' 51 m.

51bを回転k143の側面および作業物質48の端面
に圧接させるためのスプリング53g。
Spring 53g for pressing 51b against the side surface of rotation k143 and the end surface of work material 48.

53bかそれぞれ装置されている。そして扱い部材49
は小型冷凍機54に熱的に接続されでいる。また、核い
部材49の回り姉は、ヘリウム槽4ノ外に位置する作業
物質48を磁場内に位置させる超電導コイル55が配置
されている。
53b is installed respectively. And handling parts 49
is thermally connected to a small refrigerator 54. Furthermore, a superconducting coil 55 is disposed around the core member 49 to place the working material 48 located outside the helium tank 4 within the magnetic field.

なお、図中56は断熱槽を示している。Note that 56 in the figure indicates a heat insulating tank.

このような構成であると、回転輪430回転に伴なって
各作業物質48は、ヘリウム槽4ノ外に位置していると
きには磁場内に、またヘリウムtfl 4J内に位置し
ているときには磁場外に位置する。したがって、各作業
物質48がヘリウム槽41内に位置したときには断熱消
磁状態となる。このため、ヘリウム槽41内に漂ってい
るヘリウムガスが作業物質48の端面に凝縮し、これK
よってヘリウムの液化が行なわれることになる。一方、
各作業物質48がヘリウム槽1外4ノ外に位置したとき
には断熱磁化状態となる。このため、各作業物質48は
発熱する。しかし、各作業物質48が回転すると、その
端面に圧接部材51h、51bが必ず接触する。圧接部
材51h、51bは良熱伝導材で形成された核い部材4
9に熱的に接続されており、また、覆い部材49は冷凍
機54によって冷却されているので結局、圧接部材51
m、51bに接触した時点で作業物質48の熱が速やか
に放熱されることになる。したがって、前記実施例と同
様の効果が得られることになる。
With this configuration, as the rotary wheel 430 rotates, each work material 48 is placed inside the magnetic field when it is located outside the helium tank 4, and outside the magnetic field when it is located inside the helium TFL 4J. Located in Therefore, when each work material 48 is located in the helium tank 41, it is in an adiabatic demagnetized state. Therefore, the helium gas floating in the helium tank 41 condenses on the end surface of the work material 48, and this K
Therefore, helium will be liquefied. on the other hand,
When each working substance 48 is located outside the helium tank 1 and 4, it is in an adiabatic magnetized state. Therefore, each work material 48 generates heat. However, when each work material 48 rotates, the pressure contact members 51h and 51b always come into contact with the end surfaces thereof. The pressing members 51h and 51b are core members 4 made of a material with good thermal conductivity.
Since the cover member 49 is cooled by the refrigerator 54, the pressure contact member 51
The heat of the work material 48 is immediately dissipated upon contact with the material 48. Therefore, the same effects as in the embodiment described above can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る磁気冷凍装置゛の縦断
面図、第2図紘同装置の要部だけを取り出して示す断面
図、11ca図は本発明の別の実施例に係る磁気冷凍装
置の要部を切欠して示す模式的斜視図、第4図は同要部
の縦断面図である。 1・・・外槽、2・・・内槽、6.41・・・ヘリウム
槽、4*、4b・・・良熱伝導材で形成された筒部、1
4*、14b、15a、15b”・磁場発生製電として
の超奄陶コブル、20m、20b・・・シリンダ、21
m、21b−・oラド、22m。 2 J b−−一作業物質、24a、24b・・・ラッ
ク、26・・・ビニオン、43・・・回転輪。
Fig. 1 is a vertical sectional view of a magnetic refrigeration device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing only the main parts of the magnetic refrigeration device, and Fig. 11ca is a longitudinal sectional view of a magnetic refrigeration device according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic perspective view showing a main part of the magnetic refrigeration device in a cutaway manner, and FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view of the main part. 1... Outer tank, 2... Inner tank, 6.41... Helium tank, 4*, 4b... Cylindrical part formed of good heat conductive material, 1
4*, 14b, 15a, 15b"・Chocolate cobble for magnetic field generation electrical production, 20m, 20b...Cylinder, 21
m, 21b-・orad, 22m. 2 J b--Working substance, 24a, 24b... Rack, 26... Binion, 43... Rotating wheel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)常時磁場を発生する磁場発生装置と、この磁場発
生装置で発生した磁場内に位置していと、この作業物質
を前記磁場内および磁場外へと交互に機械的に移動させ
る駆動手段と、前記作業物質が前記磁場内に位置してい
るとき上記作業物質に接触または近接する良熱伝導性部
材と、前記作業物質で発生した熱を前記良熱伝導性部材
を介して上記作業物質の位置している壁間の外部へ排熱
する手段とを具備してなることを特徴とする磁気冷凍装
置。 Q)前記良熱伝導性部材は、前記作業物質の移動をガイ
ドするガイド部材を兼用したものであることt%徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の磁気冷凍装置。 0)前記磁場発生装置は、磁場終端の強度勾配を急峻化
させる補助磁場発生装置を備えたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の磁気冷凍装置。 0) 前記磁場発生装置、前記作業物質および前記良熱
伝導性部材からなる要素の組を少なくとも一対備え、対
をなす各組の作業物質が1つの駆動手段によって各磁場
発生装置で発生した磁場内および磁場外へと排他的に移
動制御されるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の磁気冷凍装置。
(1) A magnetic field generator that constantly generates a magnetic field, and a drive means that mechanically moves the work material alternately into and out of the magnetic field when located within the magnetic field generated by the magnetic field generator. a highly thermally conductive member that contacts or is in close proximity to the working material when the working material is located within the magnetic field; 1. A magnetic refrigeration device characterized by comprising means for discharging heat to the outside between walls in which it is located. Q) The magnetic refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the good heat conductive member also serves as a guide member for guiding the movement of the working material. 0) The magnetic refrigeration device according to claim 1, wherein the magnetic field generator includes an auxiliary magnetic field generator that steepens the intensity gradient at the end of the magnetic field. 0) At least one pair of elements consisting of the magnetic field generating device, the working substance, and the well-thermal conductive member is provided, and the working substance of each pair is within the magnetic field generated by each magnetic field generating device by one driving means. 2. The magnetic refrigeration device according to claim 1, wherein the magnetic refrigeration device is exclusively controlled to move outside the magnetic field.
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