JPS6144266A - 磁気冷凍機 - Google Patents
磁気冷凍機Info
- Publication number
- JPS6144266A JPS6144266A JP16479084A JP16479084A JPS6144266A JP S6144266 A JPS6144266 A JP S6144266A JP 16479084 A JP16479084 A JP 16479084A JP 16479084 A JP16479084 A JP 16479084A JP S6144266 A JPS6144266 A JP S6144266A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- space
- magnetic field
- magnetic
- heat
- refrigerator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は高効率で冷凍能力の大きい磁気冷凍機に関する
。
。
Ｑｄガドリニウム 等の希土類元素またはその化合物に
磁界を加えるとその温度が上昇し、また上記磁界を除く
と温度が再び元に戻ることが知られている。このような
物質の磁界による温度特性を利用して従来磁気冷凍機が
開発されている。この磁気冷凍機は、例えば第１図に示
すように、パルス駆動される超電導磁石１が断続的に形
成する磁場空間内に上述した作業物質２を８Ｑけて該作
業物質２に冷凍サイクルを生起させ、この作業物質２を
設けた空間にヒートバイブ部３を介して連通された液体
ヘリウム槽４内のｌ＼リウムを冷凍する如く構成されて
いる。予冷用冷凍機５はガス注入弁６、ガス戻り弁７お
Ｊ：びバイパス弁８からなる弁機構を介して前記作業物
質２を設けた空間部の高温排熱部９に接続されてｄ３す
、前記作業物質２が得た余分な熱を回収するようになっ
ている。
磁界を加えるとその温度が上昇し、また上記磁界を除く
と温度が再び元に戻ることが知られている。このような
物質の磁界による温度特性を利用して従来磁気冷凍機が
開発されている。この磁気冷凍機は、例えば第１図に示
すように、パルス駆動される超電導磁石１が断続的に形
成する磁場空間内に上述した作業物質２を８Ｑけて該作
業物質２に冷凍サイクルを生起させ、この作業物質２を
設けた空間にヒートバイブ部３を介して連通された液体
ヘリウム槽４内のｌ＼リウムを冷凍する如く構成されて
いる。予冷用冷凍機５はガス注入弁６、ガス戻り弁７お
Ｊ：びバイパス弁８からなる弁機構を介して前記作業物
質２を設けた空間部の高温排熱部９に接続されてｄ３す
、前記作業物質２が得た余分な熱を回収するようになっ
ている。
かくしてこのように構成された１１気冷７１！１表にあ
っては、超電導磁石１を励磁して作業物質２にｕｌ界を
加えると該作業物質２の濃度が上昇する。この時、バイ
パス弁８を閉じ、ガス注入弁６およびガス戻り弁７を開
いて前記予冷用冷凍ＩＩ５から高温排熱部９に冷却ガス
を流して前記作業物質２の余分な熱を回収する。しかる
後、前記前記ガス注入弁６およびガス戻り弁７を閉じ、
バイパス弁８を開（プた後、前記超電導磁石１の励磁を
停止して磁場を無くづ。この結束、前記作業物質２の温
度が下がり、その温度がヘリウムの液化点以下になると
作業物質２の表面でヘリウムが凝縮する。そして、この
凝縮により液化したヘリウムは前記と−トパイプ部３を
通って液体ヘリウム槽４に落下し、液体ヘリウム槽４内
のヘリウムガスが前記作業物質２の収納空間に送られる
。Ｊメ上の過程が繰返して行われてヘリウムの液化が行
われる。
っては、超電導磁石１を励磁して作業物質２にｕｌ界を
加えると該作業物質２の濃度が上昇する。この時、バイ
パス弁８を閉じ、ガス注入弁６およびガス戻り弁７を開
いて前記予冷用冷凍ＩＩ５から高温排熱部９に冷却ガス
を流して前記作業物質２の余分な熱を回収する。しかる
後、前記前記ガス注入弁６およびガス戻り弁７を閉じ、
バイパス弁８を開（プた後、前記超電導磁石１の励磁を
停止して磁場を無くづ。この結束、前記作業物質２の温
度が下がり、その温度がヘリウムの液化点以下になると
作業物質２の表面でヘリウムが凝縮する。そして、この
凝縮により液化したヘリウムは前記と−トパイプ部３を
通って液体ヘリウム槽４に落下し、液体ヘリウム槽４内
のヘリウムガスが前記作業物質２の収納空間に送られる
。Ｊメ上の過程が繰返して行われてヘリウムの液化が行
われる。
磁気冷凍ｌ幾はこのような冷凍作用を呈し、ヘリウム等
の液化処理に多大な効果を奏するものであか る。
の液化処理に多大な効果を奏するものであか る。
どころが上述したように冷凍機の動力源である超電導磁
石１は、作業物質２にＩｔＩｉ続的に磁界を印加するべ
くパルス駆動される為、その損失が大きいと云う問題を
有している。この結果、冷ｍｓの駆動効率が悪いことの
みならず、その冷凍能力が非常に悪いと云う問題があっ
た。
石１は、作業物質２にＩｔＩｉ続的に磁界を印加するべ
くパルス駆動される為、その損失が大きいと云う問題を
有している。この結果、冷ｍｓの駆動効率が悪いことの
みならず、その冷凍能力が非常に悪いと云う問題があっ
た。
（発明の目的〕
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、駆動効率および冷凍能力の高い
実用性に優れた磁気冷凍機を提供することにある。
の目的とするところは、駆動効率および冷凍能力の高い
実用性に優れた磁気冷凍機を提供することにある。
本発明は基本的には磁気冷凍作用を呈する作業物質を、
一定の磁場を形成した第１の空間と磁場の無い第２の空
間との間で機械的に往復移動させて該作業物質に冷凍サ
イクルを生起させて上記第２の空間に導かれた被冷却物
を冷却するようにしたものであり、特に上記第１の空間
に移動された作業物質に、予冷用冷凍機との間で循環さ
れるヘリウム等の冷却ガスを吹付けてその排熱を強制的
に効率良く行なわせるようにしたものである。
一定の磁場を形成した第１の空間と磁場の無い第２の空
間との間で機械的に往復移動させて該作業物質に冷凍サ
イクルを生起させて上記第２の空間に導かれた被冷却物
を冷却するようにしたものであり、特に上記第１の空間
に移動された作業物質に、予冷用冷凍機との間で循環さ
れるヘリウム等の冷却ガスを吹付けてその排熱を強制的
に効率良く行なわせるようにしたものである。
（発明の効果〕
かくして本発明によれば、磁場の形成空間と磁場の無い
空間との間を作業物質が往復移動して冷凍サイクルを呈
するので上記磁場を形成する超電導磁石等を従来のよう
にパルス駆動する必要がない。そして超電導磁石等によ
り常に一定の磁場を形成した第１の空間を（ワ、この第
１の空間と磁場の無い第２の空間との間で前記作業物質
を往復移動させればよいので、冷凍機の動力源は殆んど
上記作業物質の往復移動動力だけとなりその駆動効率が
非常に高い。更に、第２の空間に導かれた被冷却物の熱
を作業物質にて吸収し、これを第１の空間に移動して排
熱する際、作業物質にヘリウム等の冷却ガスが吹ｆ」け
て前記作業物質の強制的な排熱を効果的に行うので、そ
の冷凍能力の飛躍的な向上を図ることができる。故に従
来の欠点を解消した高効率で大きな冷凍能力を持つ等の
実用性に優れた磁気冷凍機をここに提供することができ
る。
空間との間を作業物質が往復移動して冷凍サイクルを呈
するので上記磁場を形成する超電導磁石等を従来のよう
にパルス駆動する必要がない。そして超電導磁石等によ
り常に一定の磁場を形成した第１の空間を（ワ、この第
１の空間と磁場の無い第２の空間との間で前記作業物質
を往復移動させればよいので、冷凍機の動力源は殆んど
上記作業物質の往復移動動力だけとなりその駆動効率が
非常に高い。更に、第２の空間に導かれた被冷却物の熱
を作業物質にて吸収し、これを第１の空間に移動して排
熱する際、作業物質にヘリウム等の冷却ガスが吹ｆ」け
て前記作業物質の強制的な排熱を効果的に行うので、そ
の冷凍能力の飛躍的な向上を図ることができる。故に従
来の欠点を解消した高効率で大きな冷凍能力を持つ等の
実用性に優れた磁気冷凍機をここに提供することができ
る。
以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。
。
第２図は実施例に係る磁気冷凍機の概略構成図である。
真空断熱容器１１の内側には被冷却媒体であるヘリウム
を収納した液体ヘリウム槽１２が設けられている。しか
して前記真空断熱容器１１には、これに挿通し、且つ前
記液体ヘリウム槽１２に連通してシリンダ１４が設けら
れており、このシリンダ１４内には上下動自在にピスト
ン１５が設けられている。ピストン１５はモータ１６の
回転によりクランク機構１７を介して前記シリンダ１４
内を往復移動されるものである。尚、ここでは複数本の
ビス１〜ン１５が設けられ、これらのビスｌ〜ン１５が
相方に連動して互いに逆向きに移動するようになってい
る。これにＪ：す、モータ１６による前記ビス１〜ン１
５の駆動力が最少に抑えられるようになっている。
を収納した液体ヘリウム槽１２が設けられている。しか
して前記真空断熱容器１１には、これに挿通し、且つ前
記液体ヘリウム槽１２に連通してシリンダ１４が設けら
れており、このシリンダ１４内には上下動自在にピスト
ン１５が設けられている。ピストン１５はモータ１６の
回転によりクランク機構１７を介して前記シリンダ１４
内を往復移動されるものである。尚、ここでは複数本の
ビス１〜ン１５が設けられ、これらのビスｌ〜ン１５が
相方に連動して互いに逆向きに移動するようになってい
る。これにＪ：す、モータ１６による前記ビス１〜ン１
５の駆動力が最少に抑えられるようになっている。
しかして前記ピストン１５の先端部にはＧｄ等の磁界を
受けて磁気冷凍作用を呈する作業物質１８が取付けられ
ており、該作業物質１８はビス１〜ン１５の往復移動に
伴って一定の磁場を形成した第１の空間と磁場の無い第
２の空間との間を往復移動されるものとなっている。上
記第１の空間は前記ピストン１５の下死点位置に設けた
超電導磁石１９により一定の磁場空間を形成したもので
、その磁場空間は超電ＩＩ磁石２０が発生する打消用磁
場により前記ピストン１５の上死点に定められた磁場の
無い第２の空間と磁気的に分離されている。つまり上記
超電導磁石２０は第１の空間に対して短い距離にある第
２の空間での磁場を零（０）とづる為の打消し用の磁場
を発生しており、前記超電導磁石１９が発生づる磁界の
第２の空間に対する影響を除去している。このような超
電導磁石１９．２０により前記ピストン１５（作業物質
１８）の往復移動範囲に一定の磁場を形成した第１の空
間と磁場の無い第２の空間とが形成され、これらの空間
の間を前記作業物質１８が往復移動して、該作業物質１
８は磁気冷凍サイクル作用を生起している。
受けて磁気冷凍作用を呈する作業物質１８が取付けられ
ており、該作業物質１８はビス１〜ン１５の往復移動に
伴って一定の磁場を形成した第１の空間と磁場の無い第
２の空間との間を往復移動されるものとなっている。上
記第１の空間は前記ピストン１５の下死点位置に設けた
超電導磁石１９により一定の磁場空間を形成したもので
、その磁場空間は超電ＩＩ磁石２０が発生する打消用磁
場により前記ピストン１５の上死点に定められた磁場の
無い第２の空間と磁気的に分離されている。つまり上記
超電導磁石２０は第１の空間に対して短い距離にある第
２の空間での磁場を零（０）とづる為の打消し用の磁場
を発生しており、前記超電導磁石１９が発生づる磁界の
第２の空間に対する影響を除去している。このような超
電導磁石１９．２０により前記ピストン１５（作業物質
１８）の往復移動範囲に一定の磁場を形成した第１の空
間と磁場の無い第２の空間とが形成され、これらの空間
の間を前記作業物質１８が往復移動して、該作業物質１
８は磁気冷凍サイクル作用を生起している。
しかして上記磁場の無い第２の空間は前記液体ヘリウム
槽１２に連通して、或いは前記液体ヘリウム槽１２の上
部空間として形成されており、該第２の空間には被冷却
物であるヘリウムガスが導かれている。また前記第１の
空間位置には高温排熱部２１が設けられ、循環ポンプ２
２により循環され予冷用冷凍機２３にて冷却されたヘリ
ウムガスからなる冷却ガスが供給されて前記作業物質１
８に吹イ」けられるようになっている。この冷却ガスに
より前記作業物質１８が強制的に、且つ効果的に冷却さ
れ、その排熱は前記循環ポンプ２２から予冷用冷凍機２
３を介して外部に放出される。尚、前記シリンダ１４の
開口部にＩＩＪたバッキング１３は該シリンダ１４の内
部を常温状態にある外部とシールするものである。また
前記超電導磁石１９．２０は液体ヘリウムに浸漬されて
超電導状態に保たれ、永久電流モードで一定の磁界を発
生している。
槽１２に連通して、或いは前記液体ヘリウム槽１２の上
部空間として形成されており、該第２の空間には被冷却
物であるヘリウムガスが導かれている。また前記第１の
空間位置には高温排熱部２１が設けられ、循環ポンプ２
２により循環され予冷用冷凍機２３にて冷却されたヘリ
ウムガスからなる冷却ガスが供給されて前記作業物質１
８に吹イ」けられるようになっている。この冷却ガスに
より前記作業物質１８が強制的に、且つ効果的に冷却さ
れ、その排熱は前記循環ポンプ２２から予冷用冷凍機２
３を介して外部に放出される。尚、前記シリンダ１４の
開口部にＩＩＪたバッキング１３は該シリンダ１４の内
部を常温状態にある外部とシールするものである。また
前記超電導磁石１９．２０は液体ヘリウムに浸漬されて
超電導状態に保たれ、永久電流モードで一定の磁界を発
生している。
かくしてこのように構成された磁気冷？１ｉｔｒｉにＪ
、れば、作業物質１８は一定の磁場を形成した第１の空
間と磁場の無い第２の空間との間を往復移動して磁気冷
凍作用をテし、第２の空間に導かれた被冷却物であるヘ
リウムの熱を吸収して第１の空間に移動し、この熱を第
１の空間にてその磁気冷凍作用により排熱する。そして
この熱は前記作業物質１８に吹付けられる冷却ガスによ
り強ＩＩＩ的に熱交換されて循環ポンプ２２．予冷用冷
凍機２３を介して外部に放出されることになる。この結
果、液体ヘリウム槽１２内の被冷却物であるヘリウムガ
スがその液化点以下に冷却され、凝縮して液体ヘリウム
となって同種１２内に溜ることになる。
、れば、作業物質１８は一定の磁場を形成した第１の空
間と磁場の無い第２の空間との間を往復移動して磁気冷
凍作用をテし、第２の空間に導かれた被冷却物であるヘ
リウムの熱を吸収して第１の空間に移動し、この熱を第
１の空間にてその磁気冷凍作用により排熱する。そして
この熱は前記作業物質１８に吹付けられる冷却ガスによ
り強ＩＩＩ的に熱交換されて循環ポンプ２２．予冷用冷
凍機２３を介して外部に放出されることになる。この結
果、液体ヘリウム槽１２内の被冷却物であるヘリウムガ
スがその液化点以下に冷却され、凝縮して液体ヘリウム
となって同種１２内に溜ることになる。
つまり液体ヘリウム槽１２内のヘリウムガスは第２の空
間に導かれて、ピストン１５の移動を動力源とする作業
物質１８の磁気冷凍作用により熱交換される。そして該
作業物質１８により第２の空間から第１の空間に熱移動
された後、前記冷却ガスの吹付けにより強制的、且つ効
果的に熱交換されて外部に排熱される。故に被冷却物で
あるヘリウムは、モータ１６によるピストン１５の往復
移動と云う少ない動力源で効率良く冷却されることにな
る。換言すれば、本構成の磁気冷凍機は高い冷凍効率と
、高い冷凍能力を有すると言える。また上述したように
超電１ｊ磁石１９．２０はそれぞれ一定の磁場を発生す
れば良く、従来のものとは異なってパルス駆−〇− 動する必要が無いので、その駆動源の構成の大幅な簡素
化を図ることができる。しかも超電）ＩＩ １，１１石
１９、２０を永久電流モードで動作させるように構成す
ることにより、駆動エネルギの省力化を図り得る。また
上述した構成によれば駆動源としてモータ１６によるピ
ストン１５の移動力を必要とづるが、前述したように複
数のビス］・ン１５を用い、これらのピストン１５が相
互に逆向きに往復移動する如く構成することにより複数
のピストン１５の異なる向きへの移動力を相殺してモー
タ１６に必要な駆動力を最少に抑えることができ、その
駆動効率を高めることができる。
間に導かれて、ピストン１５の移動を動力源とする作業
物質１８の磁気冷凍作用により熱交換される。そして該
作業物質１８により第２の空間から第１の空間に熱移動
された後、前記冷却ガスの吹付けにより強制的、且つ効
果的に熱交換されて外部に排熱される。故に被冷却物で
あるヘリウムは、モータ１６によるピストン１５の往復
移動と云う少ない動力源で効率良く冷却されることにな
る。換言すれば、本構成の磁気冷凍機は高い冷凍効率と
、高い冷凍能力を有すると言える。また上述したように
超電１ｊ磁石１９．２０はそれぞれ一定の磁場を発生す
れば良く、従来のものとは異なってパルス駆−〇− 動する必要が無いので、その駆動源の構成の大幅な簡素
化を図ることができる。しかも超電）ＩＩ １，１１石
１９、２０を永久電流モードで動作させるように構成す
ることにより、駆動エネルギの省力化を図り得る。また
上述した構成によれば駆動源としてモータ１６によるピ
ストン１５の移動力を必要とづるが、前述したように複
数のビス］・ン１５を用い、これらのピストン１５が相
互に逆向きに往復移動する如く構成することにより複数
のピストン１５の異なる向きへの移動力を相殺してモー
タ１６に必要な駆動力を最少に抑えることができ、その
駆動効率を高めることができる。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えばモータ１６の回転による複数のピストン１５の
移動駆動手段は、適宜リンク機構やギヤ様構等を介して
相互に関連させて複数のピストン１５に伝達するように
すればよいものであり、そのメカニズムは種々変形でき
る。またその駆動源はモータ１６に限定されないことも
云うまでもない。
。例えばモータ１６の回転による複数のピストン１５の
移動駆動手段は、適宜リンク機構やギヤ様構等を介して
相互に関連させて複数のピストン１５に伝達するように
すればよいものであり、そのメカニズムは種々変形でき
る。またその駆動源はモータ１６に限定されないことも
云うまでもない。
要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
して実施することができる。
第１図は従来の磁気冷凍機の概略構成図、第２図は本発
明の一実施例に係る磁気冷凍機の概略構成図である。 １１・・・真空断熱容器、１２・・・液体ヘリウム槽、
１３・・・バッキング、１４・・・シリンダ、１５・・
・ピストン、１６・・・モータ、１７・・・クランク機
構、１８・・・作業物質、１９・・・超電Ｓ磁石、２１
・・・高温１ノｉ熱部、２２・・・循環ポンプ、２３・
・・予冷用冷凍機。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ？ オｌ 図
明の一実施例に係る磁気冷凍機の概略構成図である。 １１・・・真空断熱容器、１２・・・液体ヘリウム槽、
１３・・・バッキング、１４・・・シリンダ、１５・・
・ピストン、１６・・・モータ、１７・・・クランク機
構、１８・・・作業物質、１９・・・超電Ｓ磁石、２１
・・・高温１ノｉ熱部、２２・・・循環ポンプ、２３・
・・予冷用冷凍機。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ？ オｌ 図
Claims (2)
- （１）磁気冷凍作用を呈する作業物質を磁場を形成した
第１の空間と磁場の無い第２の空間との間で往復移動さ
せて該作業物質に冷凍サイクルを生起するピストンと、
上記第２の空間に被冷却物を導く手段と、前記第１の空
間に移動された前記作業物質に冷却ガスを吹付けて熱交
換を行なわしめ該熱交換した冷却ガスを回収して外部に
排熱する手段とを具備したことを特徴とする磁気冷凍機
。 - （２）第１の空間に移動された作業物質に吹付けられる
冷却ガスは、予冷用冷凍機との間で循環されるヘリウム
ガスからなるものである特許請求の範囲第１項記載の磁
気冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16479084A JPS6144266A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 磁気冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16479084A JPS6144266A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 磁気冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144266A true JPS6144266A (ja) | 1986-03-03 |
| JPH0481100B2 JPH0481100B2 (ja) | 1992-12-22 |
Family
ID=15799986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16479084A Granted JPS6144266A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 磁気冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144266A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878065A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍機 |
| JPS5921958A (ja) * | 1982-07-26 | 1984-02-04 | 新技術事業団 | 固体蓄冷器を用いた磁気冷凍装置 |
| JPS5941759A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-08 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍装置 |
| JPS5969668A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-19 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍装置 |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP16479084A patent/JPS6144266A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878065A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍機 |
| JPS5921958A (ja) * | 1982-07-26 | 1984-02-04 | 新技術事業団 | 固体蓄冷器を用いた磁気冷凍装置 |
| JPS5941759A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-08 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍装置 |
| JPS5969668A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-19 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0481100B2 (ja) | 1992-12-22 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |