JPH0152668B2 - - Google Patents
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- JPH0152668B2 JPH0152668B2 JP7516182A JP7516182A JPH0152668B2 JP H0152668 B2 JPH0152668 B2 JP H0152668B2 JP 7516182 A JP7516182 A JP 7516182A JP 7516182 A JP7516182 A JP 7516182A JP H0152668 B2 JPH0152668 B2 JP H0152668B2
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- Japan
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- piston
- working
- cooled
- superconducting coil
- heat
- Prior art date
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- Expired
Links
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- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 19
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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
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、磁場を印加すると発熱し、磁場を除
去すると吸熱する作業物質を利用した磁気冷凍機
に関する。
去すると吸熱する作業物質を利用した磁気冷凍機
に関する。
磁気冷凍機の原理は昔から知られているもの
で、ガドリウム・ガリウム・ガーネツト
〔Gd3Ga5O12〕〔GGG〕等の希土類金属の化合物
又は合金である作業物質に磁場を加えると発熱
し、磁場を取り去ると吸熱するという現象を利用
するものである。
で、ガドリウム・ガリウム・ガーネツト
〔Gd3Ga5O12〕〔GGG〕等の希土類金属の化合物
又は合金である作業物質に磁場を加えると発熱
し、磁場を取り去ると吸熱するという現象を利用
するものである。
この磁気冷凍機の従来の具体的構成例として、
第１図のようなものがある。4.2Kの温度の液体
ヘリウム１が収納された容器２内に２個の超電導
コイル３，４を設ける。これらのコイル３，４を
貫通するシリンダ１２を設け、このシリンダ１２
内にピストン５を設置する。ピストン５は３個の
ピストン部材５ａ，５ｂ，５ｃを有し、各ピスト
ン部材５ａ，５ｂ，５ｃの間の２ケ所には、上述
した作業物質６，７が設置されている。ピストン
５のほぼ中央部９近辺を1.8Kの温度の超流動ヘ
リウムを発生させる被冷却槽１０で取り囲み、こ
の被冷却槽１０は、断熱材１１でおおわれてい
る。尚、シリンダ１２は２個の超電導コイル３，
４の中間に位置する２個の支持体１３で支持され
ている。このように構成された冷凍機の動作は次
のように行われる。すなわち、ピストン５内の１
つの作業物質６が超電導コイル３で磁場が加えら
れると発熱し、この熱は周囲の液体ヘリウム１に
排熱される。その後、ピストン５を押し下げて作
業物質６を被冷却槽１０内に導く。ここでは作業
物質６は、超電導コイル３から遠ざかつているの
で磁場がなくなり、作業物質６の温度が下がり、
被冷却槽１０内のヘリウムを冷却する。この時、
ピストン５内の他の作業物質７は他の超電導コイ
ル４内に位置して、磁場が加えられて発熱し、こ
の熱が液体ヘリウム１に排熱される。次にピスト
ン５を上方に引き上げて上記と同様の動作を繰り
返す。このような動作を続けることにより被冷却
槽１０内のヘリウムは冷却され超流動ヘリウムと
なる。
第１図のようなものがある。4.2Kの温度の液体
ヘリウム１が収納された容器２内に２個の超電導
コイル３，４を設ける。これらのコイル３，４を
貫通するシリンダ１２を設け、このシリンダ１２
内にピストン５を設置する。ピストン５は３個の
ピストン部材５ａ，５ｂ，５ｃを有し、各ピスト
ン部材５ａ，５ｂ，５ｃの間の２ケ所には、上述
した作業物質６，７が設置されている。ピストン
５のほぼ中央部９近辺を1.8Kの温度の超流動ヘ
リウムを発生させる被冷却槽１０で取り囲み、こ
の被冷却槽１０は、断熱材１１でおおわれてい
る。尚、シリンダ１２は２個の超電導コイル３，
４の中間に位置する２個の支持体１３で支持され
ている。このように構成された冷凍機の動作は次
のように行われる。すなわち、ピストン５内の１
つの作業物質６が超電導コイル３で磁場が加えら
れると発熱し、この熱は周囲の液体ヘリウム１に
排熱される。その後、ピストン５を押し下げて作
業物質６を被冷却槽１０内に導く。ここでは作業
物質６は、超電導コイル３から遠ざかつているの
で磁場がなくなり、作業物質６の温度が下がり、
被冷却槽１０内のヘリウムを冷却する。この時、
ピストン５内の他の作業物質７は他の超電導コイ
ル４内に位置して、磁場が加えられて発熱し、こ
の熱が液体ヘリウム１に排熱される。次にピスト
ン５を上方に引き上げて上記と同様の動作を繰り
返す。このような動作を続けることにより被冷却
槽１０内のヘリウムは冷却され超流動ヘリウムと
なる。
以上のような構成の磁気冷凍機においては、被
冷却槽１０にて２個の超超電導コイル３，４の磁
場分布が零となるようにするための２個の超電導
コイル３，４の励磁制御と２個の超電導コイル
３，４の配置の設定は非常にむずかしかつた。更
にピストン５に設置された作業物質６，７と超電
導コイル３，４との間に働く吸引力をつり合わせ
て、ピストン５に働く力を最小にすることも非常
に困難で冷凍効率の低下をきたしていた。
冷却槽１０にて２個の超超電導コイル３，４の磁
場分布が零となるようにするための２個の超電導
コイル３，４の励磁制御と２個の超電導コイル
３，４の配置の設定は非常にむずかしかつた。更
にピストン５に設置された作業物質６，７と超電
導コイル３，４との間に働く吸引力をつり合わせ
て、ピストン５に働く力を最小にすることも非常
に困難で冷凍効率の低下をきたしていた。
本発明の目的は、上記の欠点を除去し、冷凍効
率の良い磁気冷凍機を提供することにある。
率の良い磁気冷凍機を提供することにある。
本発明の磁気冷凍機は次のように構成されてい
る。
る。
液体ヘリウム等の冷媒を収納する容器内に、１
つの超電導コイル中に貫通してピストンを設け、
このピストンの超電導コイルをはさんだ両端部に
シリンダを介して被冷却槽をそれぞれ設置し、ピ
ストンの２ケ所に作業物質を設け、このピストン
を移動させて一方の前記作業物質が超電導コイル
中に位置するとき、他方の作業物質は被冷却槽内
に位置するようにピストンの２ケ所の作業物質を
配置する。そしてこの磁気冷凍機の動作は一方の
作業物質が超電導コイル中に位置するとき、磁場
が印加されて発熱し、この熱を液体ヘリウム等の
冷媒に排出し、この排熱後ピストンを移動して一
方の被冷却槽にこの一方の作業物質を位置させて
磁場を除去すると吸熱作用が働くのでこの一方の
作業物質は被冷却槽内を冷却する。この時、他方
の作業物質は超電導コイル中で磁場が印加されて
発熱作用し、上記の一方の作業物質が再び超電導
コイル中に位置するようにピストンが移動される
と、上記の他方の作業物質は他の被冷却槽内に位
置して吸熱作用によりこの他の被冷却槽内を冷却
する。このようにして２つの被冷却槽内が冷却さ
れ、これらの被冷却槽内にヘリウム収納されてい
れば超流動ヘリウムが発生する。
つの超電導コイル中に貫通してピストンを設け、
このピストンの超電導コイルをはさんだ両端部に
シリンダを介して被冷却槽をそれぞれ設置し、ピ
ストンの２ケ所に作業物質を設け、このピストン
を移動させて一方の前記作業物質が超電導コイル
中に位置するとき、他方の作業物質は被冷却槽内
に位置するようにピストンの２ケ所の作業物質を
配置する。そしてこの磁気冷凍機の動作は一方の
作業物質が超電導コイル中に位置するとき、磁場
が印加されて発熱し、この熱を液体ヘリウム等の
冷媒に排出し、この排熱後ピストンを移動して一
方の被冷却槽にこの一方の作業物質を位置させて
磁場を除去すると吸熱作用が働くのでこの一方の
作業物質は被冷却槽内を冷却する。この時、他方
の作業物質は超電導コイル中で磁場が印加されて
発熱作用し、上記の一方の作業物質が再び超電導
コイル中に位置するようにピストンが移動される
と、上記の他方の作業物質は他の被冷却槽内に位
置して吸熱作用によりこの他の被冷却槽内を冷却
する。このようにして２つの被冷却槽内が冷却さ
れ、これらの被冷却槽内にヘリウム収納されてい
れば超流動ヘリウムが発生する。
本発明に係る磁気冷凍機を用いれば冷凍効率が
向上し、かつ２つの被冷却槽を同時に冷却できる
等の優れた効果を奏する。
向上し、かつ２つの被冷却槽を同時に冷却できる
等の優れた効果を奏する。
第２図に本発明の実施例を示す。尚、第１図と
同じ構成のものは同一符号を付して詳細は省略す
る。
同じ構成のものは同一符号を付して詳細は省略す
る。
4.2Kの液体ヘリウム等の冷媒を収納した容器
２に冷媒１が満たされており、この容器２内に超
電導コイル３を収納し、この超電導コイル３を貫
通するピストン５は３つの部材５ａ，５ｂ，５ｃ
で構成されている。このピストン５には超電導コ
イル３をはさんで両端部にシリンダ１２ａ，１２
ｂを介して被冷却物であるヘリウム等が収納され
る被冷却槽１０ａ，１０ｂがそれぞれ設置されて
いる。作業物質６ａはピストン部材５ｃとピスト
ン部材５ｂとの間に、作業物質６ｂはピストン部
材５ｂと５ａの間にそれぞれ埋設されて、作業物
質６ａが超電導コイル３中に位置するときは、作
業物質６ｂは被冷却槽１０ｂ内に位置するように
し、ピストン５をシリンダ１２ａ，１２ｂ内で移
動させて作業物質６ａが被冷却槽１０ａ内に位置
するときは作業物質６ｂは超電導コイル３中に位
置するように作業物質６ａ，６ｂをピストン５内
にそれぞれ配置する。
２に冷媒１が満たされており、この容器２内に超
電導コイル３を収納し、この超電導コイル３を貫
通するピストン５は３つの部材５ａ，５ｂ，５ｃ
で構成されている。このピストン５には超電導コ
イル３をはさんで両端部にシリンダ１２ａ，１２
ｂを介して被冷却物であるヘリウム等が収納され
る被冷却槽１０ａ，１０ｂがそれぞれ設置されて
いる。作業物質６ａはピストン部材５ｃとピスト
ン部材５ｂとの間に、作業物質６ｂはピストン部
材５ｂと５ａの間にそれぞれ埋設されて、作業物
質６ａが超電導コイル３中に位置するときは、作
業物質６ｂは被冷却槽１０ｂ内に位置するように
し、ピストン５をシリンダ１２ａ，１２ｂ内で移
動させて作業物質６ａが被冷却槽１０ａ内に位置
するときは作業物質６ｂは超電導コイル３中に位
置するように作業物質６ａ，６ｂをピストン５内
にそれぞれ配置する。
尚、被冷却槽１０ａ，１０ｂは断熱材１３ａ，
１３ｂで構成され容器２内の冷媒１と断熱され、
又、シリンダ１２ａ，１２ｂとピストン５の隙間
を小さくすることにより隙間からの熱の流入を防
いでいる。又、シリンダ１２ａ，１２ｂには第１
図に記載されている支持材が記載されていない
が、何で支持材されてもかまわない。
１３ｂで構成され容器２内の冷媒１と断熱され、
又、シリンダ１２ａ，１２ｂとピストン５の隙間
を小さくすることにより隙間からの熱の流入を防
いでいる。又、シリンダ１２ａ，１２ｂには第１
図に記載されている支持材が記載されていない
が、何で支持材されてもかまわない。
次に動作について説明する。
作業物質６ａが超電導コイル３中に位置すると
き、超電導コイル３の磁場が作業物質６ａに印加
され、作業物質６ａは発熱するが、この熱を容器
内の冷媒１例えば4.2Kの液体ヘリウムに排出し、
作業物質６ａは再び4.2Kに近傍に冷却される。
次にピストン５を移動させて作業物質６ａを被冷
却槽１０ａに導くと、作業物質６ａに印加されて
いた磁場は除却され、作業物質６ａは吸熱作用を
し、被冷却槽１０ａ内の被冷却物例えばヘリウム
を冷却する。この時、他の作業物質６ｂは超電導
コイル３中で磁場が印加され、この作業物質６ｂ
も上記と同様に発熱し、この熱を冷媒１内に排出
する。作業物質６ａの吸熱作用が終了すると、再
びピストン５をシリンダ１２ａ，１２ｂ内で移動
させて作業物質６ａを超電導コイル３中に、作業
物質６ｂを被冷却槽１０ｂ内に位置させると、上
記と同様に、作業物質６ａは発熱して冷媒１であ
る4.2Kの液体ヘリウムに排熱し、作業物質６ｂ
は吸熱して被冷却槽１０ｂ内の被冷却物であるヘ
リウムを冷却する。
き、超電導コイル３の磁場が作業物質６ａに印加
され、作業物質６ａは発熱するが、この熱を容器
内の冷媒１例えば4.2Kの液体ヘリウムに排出し、
作業物質６ａは再び4.2Kに近傍に冷却される。
次にピストン５を移動させて作業物質６ａを被冷
却槽１０ａに導くと、作業物質６ａに印加されて
いた磁場は除却され、作業物質６ａは吸熱作用を
し、被冷却槽１０ａ内の被冷却物例えばヘリウム
を冷却する。この時、他の作業物質６ｂは超電導
コイル３中で磁場が印加され、この作業物質６ｂ
も上記と同様に発熱し、この熱を冷媒１内に排出
する。作業物質６ａの吸熱作用が終了すると、再
びピストン５をシリンダ１２ａ，１２ｂ内で移動
させて作業物質６ａを超電導コイル３中に、作業
物質６ｂを被冷却槽１０ｂ内に位置させると、上
記と同様に、作業物質６ａは発熱して冷媒１であ
る4.2Kの液体ヘリウムに排熱し、作業物質６ｂ
は吸熱して被冷却槽１０ｂ内の被冷却物であるヘ
リウムを冷却する。
以上の動作を繰り返すことにより、被冷却槽１
０ａ，１０ｂ内の被冷却物であるヘリウムは冷却
されて超流動ヘリウムとなる。
０ａ，１０ｂ内の被冷却物であるヘリウムは冷却
されて超流動ヘリウムとなる。
このように超電導コイル３が一つなので、例え
ば２つの超電導コイルが存在する場合のような超
電導コイル相互間の作用による磁場の分布等を考
慮する必要がなく、ピストン５に働く力は超電導
コイル３からのみなので従来のようなピストンと
２つの超電導コイルとの力のつり合いを最小にす
るような惜置も必要でなくなる。
ば２つの超電導コイルが存在する場合のような超
電導コイル相互間の作用による磁場の分布等を考
慮する必要がなく、ピストン５に働く力は超電導
コイル３からのみなので従来のようなピストンと
２つの超電導コイルとの力のつり合いを最小にす
るような惜置も必要でなくなる。
第１図は従来の磁気冷凍機の構成を示す断面
図、第２図は本発明に係る磁気冷凍機の構成を示
す断面図である。 １……冷媒、２……容器、３……超電導コイ
ル、５……ピストン、６ａ，６ｂ……作業物質、
１０ａ，１０ｂ……被冷却槽、１２ａ，１２ｂ…
…シリンダ。
図、第２図は本発明に係る磁気冷凍機の構成を示
す断面図である。 １……冷媒、２……容器、３……超電導コイ
ル、５……ピストン、６ａ，６ｂ……作業物質、
１０ａ，１０ｂ……被冷却槽、１２ａ，１２ｂ…
…シリンダ。
Claims (1)
- １ 冷媒を収納する容器内に、１つの超電導コイ
ル中に貫通してピストンを設け、このピストンの
前記超電導コイルをはさんだ両端部にシリンダを
介して被冷却槽をそれぞれ設置し、前記ピストン
の２ケ所に作業物質をそれぞれ設け、前記ピスト
ンを移動させて一方の前記作業物質が前記超電導
コイル中に位置するとき、他方の前記作業物質は
前記被冷却槽内に位置するように前記ピストンの
２ケ所に作業物質を配置してなることを特徴とす
る磁気冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7516182A JPS58193063A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 磁気冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7516182A JPS58193063A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 磁気冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58193063A JPS58193063A (ja) | 1983-11-10 |
| JPH0152668B2 true JPH0152668B2 (ja) | 1989-11-09 |
Family
ID=13568197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7516182A Granted JPS58193063A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 磁気冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58193063A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009543022A (ja) * | 2006-07-10 | 2009-12-03 | ダエウ・エレクトロニクス・コーポレーション | 往復式磁気冷凍機 |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP7516182A patent/JPS58193063A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009543022A (ja) * | 2006-07-10 | 2009-12-03 | ダエウ・エレクトロニクス・コーポレーション | 往復式磁気冷凍機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58193063A (ja) | 1983-11-10 |
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