JPS62268966A - 磁気冷凍装置 - Google Patents
磁気冷凍装置Info
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- JPS62268966A JPS62268966A JP11206786A JP11206786A JPS62268966A JP S62268966 A JPS62268966 A JP S62268966A JP 11206786 A JP11206786 A JP 11206786A JP 11206786 A JP11206786 A JP 11206786A JP S62268966 A JPS62268966 A JP S62268966A
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- Pending
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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
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、磁性体の磁気熱量効果を応用した磁気冷凍装
置に係り、特に磁気作業物質を往復移動させたり、回転
移動させたりする場合に、その駆動力を大幅に低減させ
るのに好適な磁気冷凍装置に関する。
置に係り、特に磁気作業物質を往復移動させたり、回転
移動させたりする場合に、その駆動力を大幅に低減させ
るのに好適な磁気冷凍装置に関する。
従来の磁気冷凍装置は、アドバンス イン クライオジ
ェニック エンジニアリング、ボリューム ２ ７
、 １ ９ ８ ２ （Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ
ＣｒｙｏｇｅｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｖｏｌ
２，７．１９８２）に示された装置のように、ピスト
ンに２個の磁気作業物質を設け、それぞれの磁気冷凍サ
イクルの位相を１８０°ずらして動作させることによっ
て、磁気作業物質に作用する力を互いに相殺させ、磁気
作業物質、即ちピストンの駆動力を低減させていた。
ェニック エンジニアリング、ボリューム ２ ７
、 １ ９ ８ ２ （Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ
ＣｒｙｏｇｅｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｖｏｌ
２，７．１９８２）に示された装置のように、ピスト
ンに２個の磁気作業物質を設け、それぞれの磁気冷凍サ
イクルの位相を１８０°ずらして動作させることによっ
て、磁気作業物質に作用する力を互いに相殺させ、磁気
作業物質、即ちピストンの駆動力を低減させていた。
しかし、上記従来技術においては、高磁場を発生させる
ための高磁場発生装置が２個必要となり、構造が複雑に
なるとともに、大形になるという問題があった。
ための高磁場発生装置が２個必要となり、構造が複雑に
なるとともに、大形になるという問題があった。
本発明は、このような問題点を解決し、高磁場発生装置
を増加させることなく、ピストンの駆動力を低減させる
ことができる磁気冷凍装置を提供することを目的とする
。
を増加させることなく、ピストンの駆動力を低減させる
ことができる磁気冷凍装置を提供することを目的とする
。
かかる目的達成のため、本発明の磁気冷凍装置は、常時
磁場を発生する磁場発生器と、該磁場発生器で発生した
高磁場内に位置しているときに発熱し、該低磁場内に位
置しているときに外部より吸熱する磁気作業物質と、該
磁気作業物質と前記磁場発生器とを相対的に移動させて
前記磁場作業物質を前記磁場内および磁場外へ交互に位
置させる駆動機構と、前記磁気作業物質が前記磁場内に
位置しているとき前記磁気作業物質で発生した熱を該磁
気作業物質の位置している空間の外部へ排出する排熱手
段と、前記磁気作業物質が前記磁場外に位置していると
き前記磁気作業物質の温度が低下し、該磁気作業物質の
位置している空間の外部から吸収する吸熱手段と、を備
えた磁気冷凍装置において、前記磁気作業物質が前記磁
場発生器の発生する磁場勾配中にあるとき、前記磁気作
業物質に働く力を相殺する磁性体が前記磁場発生器の発
生する磁場勾配中に配置されたものである。
磁場を発生する磁場発生器と、該磁場発生器で発生した
高磁場内に位置しているときに発熱し、該低磁場内に位
置しているときに外部より吸熱する磁気作業物質と、該
磁気作業物質と前記磁場発生器とを相対的に移動させて
前記磁場作業物質を前記磁場内および磁場外へ交互に位
置させる駆動機構と、前記磁気作業物質が前記磁場内に
位置しているとき前記磁気作業物質で発生した熱を該磁
気作業物質の位置している空間の外部へ排出する排熱手
段と、前記磁気作業物質が前記磁場外に位置していると
き前記磁気作業物質の温度が低下し、該磁気作業物質の
位置している空間の外部から吸収する吸熱手段と、を備
えた磁気冷凍装置において、前記磁気作業物質が前記磁
場発生器の発生する磁場勾配中にあるとき、前記磁気作
業物質に働く力を相殺する磁性体が前記磁場発生器の発
生する磁場勾配中に配置されたものである。
上述の構成によれば、動作温度領域において、磁気熱量
効果を示さない磁性体は、磁気勾配中で磁気作業物質の
場合と同程度の力で、しかも反対向きの力を作用させる
ことができ、さらに磁気熱量効果がないため、磁場変化
による発熱、吸熱がないので熱的な損失をまねくことが
ない。
効果を示さない磁性体は、磁気勾配中で磁気作業物質の
場合と同程度の力で、しかも反対向きの力を作用させる
ことができ、さらに磁気熱量効果がないため、磁場変化
による発熱、吸熱がないので熱的な損失をまねくことが
ない。
以下１本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第１図に示す磁気冷凍装置１は、磁気作業物質２を往復
移動させて磁気冷凍サイクルを実現するものである。ピ
ストン３は、断熱材５，６．８と、磁気作業物質２と、
磁気熱量効果を示さない磁性体９とからなっている。
移動させて磁気冷凍サイクルを実現するものである。ピ
ストン３は、断熱材５，６．８と、磁気作業物質２と、
磁気熱量効果を示さない磁性体９とからなっている。
駆動機構１１は、ピストン３上端に連結された昇降ロッ
ド１２と、該昇降ロッド１２の上端が偏心位置に連結さ
れたカム体１３と、該カム体１３を回転させる駆動モー
タ１５とを備えている。そして、駆動モータ１５を回転
させることにより、ピストン３が矢印Ａ−Ｂの方向（上
下方向）に往復動し、これによって磁気作業物質２と後
記高磁場発生器１６とを相対的に移動させて磁気作業物
質２を磁場内および磁場外へと交互に位置させるように
なっている。
ド１２と、該昇降ロッド１２の上端が偏心位置に連結さ
れたカム体１３と、該カム体１３を回転させる駆動モー
タ１５とを備えている。そして、駆動モータ１５を回転
させることにより、ピストン３が矢印Ａ−Ｂの方向（上
下方向）に往復動し、これによって磁気作業物質２と後
記高磁場発生器１６とを相対的に移動させて磁気作業物
質２を磁場内および磁場外へと交互に位置させるように
なっている。
磁気作業物質２は、ガドリウム・ガリウム・ガーネット
（Ｇｄ３Ｇａ５０．２）又はディスプロシウム・アルミ
ニウム・ガーネット（Ｄ Ｖ ７． Ａ Ｑ ｓ○１□
）などで形成され、これらは２に−２０にの温度領域で
非常に優れた作業物質である。磁性体９は、鉄、ニッケ
ル鋼又はステンレス鋼（例えばＳ Ｕ ５４４０Ｃ）な
ど形成されている。また磁気作業物質２と磁性体９は、
ピストン３の上死点から下死点までり位相差を１８０°
すると、約１８０°位相差をもってずれて移動するよう
に配置されている。
（Ｇｄ３Ｇａ５０．２）又はディスプロシウム・アルミ
ニウム・ガーネット（Ｄ Ｖ ７． Ａ Ｑ ｓ○１□
）などで形成され、これらは２に−２０にの温度領域で
非常に優れた作業物質である。磁性体９は、鉄、ニッケ
ル鋼又はステンレス鋼（例えばＳ Ｕ ５４４０Ｃ）な
ど形成されている。また磁気作業物質２と磁性体９は、
ピストン３の上死点から下死点までり位相差を１８０°
すると、約１８０°位相差をもってずれて移動するよう
に配置されている。
高磁場発生器１６は超電導コイルなどの電磁石からなり
、第２図に示すような磁場分布を形成している。同図に
おいて、縦軸は磁場、横軸は磁気作業物質２の位置を示
しており、位置０はピストン３上死点時、位置Ｘ。はピ
ストン３下死点における磁気作業物質２の位置を示して
いる。
、第２図に示すような磁場分布を形成している。同図に
おいて、縦軸は磁場、横軸は磁気作業物質２の位置を示
しており、位置０はピストン３上死点時、位置Ｘ。はピ
ストン３下死点における磁気作業物質２の位置を示して
いる。
第２図から分かるように、ピストン３上死点時には、磁
気作業物質２は高磁場中にあり、磁気熱量効果のため、
この熱は排熱手段１８を介して外部へ排出される。一方
ピストン３下死点時には。
気作業物質２は高磁場中にあり、磁気熱量効果のため、
この熱は排熱手段１８を介して外部へ排出される。一方
ピストン３下死点時には。
磁気作業物質２は低磁場中にあり、磁気熱量効果により
磁気作業物質２の温度が低下し、吸熱手段１９を介して
外部から吸熱し、これにより冷却効果を示すようになっ
ている。
磁気作業物質２の温度が低下し、吸熱手段１９を介して
外部から吸熱し、これにより冷却効果を示すようになっ
ている。
つぎに、本発明の実施例の作用を説明する。
磁気作業物質２に働く力Ｆ□は、磁気作業物質２の磁化
と物質量、さらに磁気勾配に比例する。
と物質量、さらに磁気勾配に比例する。
従って力Ｆ工は、縦軸に力Ｆ、横軸に磁気作業物質２の
位置Ｘをとると、第３図に示すようになる。
位置Ｘをとると、第３図に示すようになる。
これに対し磁性体９に働く力Ｆ２は、力Ｆ□と同様に磁
気作業物質２の位置の関数として示すと、第４図に示す
ようになる。同図から分かるように、力Ｆ２の向きは力
Ｆ□と反対となり、力Ｆ２の大きさは磁性体９の物質量
（例えば体積）を適当に選ぶことにより力Ｆ工と同程度
にすることができる。
気作業物質２の位置の関数として示すと、第４図に示す
ようになる。同図から分かるように、力Ｆ２の向きは力
Ｆ□と反対となり、力Ｆ２の大きさは磁性体９の物質量
（例えば体積）を適当に選ぶことにより力Ｆ工と同程度
にすることができる。
その結果、ピストン３に総合的に作用する力はＦ工＋Ｆ
２となり、力Ｆ１のみの場合に比べがなり低減している
ことがわかる。ここで、ピストン３の上方向および下方
向に働く力をそれぞれ正、負として記述している。
２となり、力Ｆ１のみの場合に比べがなり低減している
ことがわかる。ここで、ピストン３の上方向および下方
向に働く力をそれぞれ正、負として記述している。
上記実施例では、磁気作業物質２が往復移動して磁気冷
凍サイクルを実現するものであったが、磁気作業物質２
が回転移動する場合においても、磁気作業物質２に働く
力を相殺できるように、磁性体９を配置することができ
ることは言うまでもない。
凍サイクルを実現するものであったが、磁気作業物質２
が回転移動する場合においても、磁気作業物質２に働く
力を相殺できるように、磁性体９を配置することができ
ることは言うまでもない。
上述のとおり、本発明によれば、ピストンの磁気作業物
質に作用する力が非常に小さくなり、その結果、ピスト
ンの駆動力を大幅に低減させることができるので、ピス
トンの駆動源を小形にすることができ、装置全体が小形
になるという効果がある。
質に作用する力が非常に小さくなり、その結果、ピスト
ンの駆動力を大幅に低減させることができるので、ピス
トンの駆動源を小形にすることができ、装置全体が小形
になるという効果がある。
図面は本発明の実施例に係り、第１図は磁気作業物質を
往復移動させて磁気冷凍サイクルを実現する磁気冷凍装
置の主要部の模式を示す縦断面図、第２図は高磁場発生
器の磁場分布図、第３図は磁気作業物質に働く力を示す
線図、第４図は磁気作業物質および磁性体に働く力の関
係を示す線図である。 １・・・磁気冷凍装置、２・・・磁気作業物質。 ９・・・磁性体、１１・・・駆動機構、１６・・・磁場
発生器、１８・・・排熱手段、１９・・・吸熱手段。
往復移動させて磁気冷凍サイクルを実現する磁気冷凍装
置の主要部の模式を示す縦断面図、第２図は高磁場発生
器の磁場分布図、第３図は磁気作業物質に働く力を示す
線図、第４図は磁気作業物質および磁性体に働く力の関
係を示す線図である。 １・・・磁気冷凍装置、２・・・磁気作業物質。 ９・・・磁性体、１１・・・駆動機構、１６・・・磁場
発生器、１８・・・排熱手段、１９・・・吸熱手段。
Claims (4)
- （１）常時磁場を発生する磁場発生器と、該磁場発生器
で発生した高磁場内に位置しているときに発熱し、該低
磁場内に位置しているときに外部より吸熱する磁気作業
物質と、該磁気作業物質と前記磁場発生器とを相対的に
移動させて前記磁気作業物質を前記磁場内および磁場外
へと交互に位置させる駆動機構と、前記磁気作業物質が
前記磁場内に位置しているとき前記磁気作業物質で発生
した熱を該磁気作業物質の位置している空間の外部へ排
出する排熱手段と、前記磁気作業物質が前記磁場外に位
置しているとき前記磁気作業物質の温度が低下し、該磁
気作業物質の位置している空間の外部から熱を吸収する
吸熱手段と、を備えた磁気冷凍装置において、前記磁気
作業物質が前記磁場発生器の発生する磁場勾配中にある
とき、前記磁気作業物質に働く力を相殺する磁性体が前
記磁場発生器の発生する磁場勾配中に配置された磁気冷
凍装置。 - （２）前記磁性体が、磁場変化によって発熱したり、吸
熱することが殆どなく、かつ磁場勾配中で力が作用する
性状を備えた特許請求の範囲第１項記載の磁気冷凍装置
。 - （３）前記磁性体として、鉄、ニッケル鋼又はステンレ
ス鋼で形成された特許請求の範囲第１項記載の磁気冷凍
装置。 - （４）前記磁性体となるステンレス鋼として、ＳＵＳ４
４０Ｃで形成された特許請求の範囲第３項記載の磁気冷
凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11206786A JPS62268966A (ja) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | 磁気冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11206786A JPS62268966A (ja) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | 磁気冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62268966A true JPS62268966A (ja) | 1987-11-21 |
Family
ID=14577226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11206786A Pending JPS62268966A (ja) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | 磁気冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62268966A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271138A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toshiba Corp | 冷凍機 |
| JP2008051412A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2008051409A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2008051410A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2008051411A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2016191477A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | 株式会社デンソー | 能動磁気再生器および磁気ヒートポンプ |
-
1986
- 1986-05-16 JP JP11206786A patent/JPS62268966A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271138A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toshiba Corp | 冷凍機 |
| JP4660412B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 冷凍機 |
| JP2008051412A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2008051409A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2008051410A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2008051411A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Chubu Electric Power Co Inc | 磁気冷凍装置 |
| JP2016191477A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | 株式会社デンソー | 能動磁気再生器および磁気ヒートポンプ |
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