JPH042868B2 - - Google Patents

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JPH042868B2
JPH042868B2 JP57007526A JP752682A JPH042868B2 JP H042868 B2 JPH042868 B2 JP H042868B2 JP 57007526 A JP57007526 A JP 57007526A JP 752682 A JP752682 A JP 752682A JP H042868 B2 JPH042868 B2 JP H042868B2
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    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は磁場が加わると発熱し、磁場を除去す
ると吸熱する作業物質を用いた磁気冷凍機に関す
る。
〔発明の技術的背景〕
磁気冷凍機の原理は昔から知られているもので
ガドリニウム・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、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。そしてピス
トン５は３個のピストン５ａ，５ｂ，５ｃを有
し、各ピストンの間の２ケ所には上述した作業物
質６，７が設けられている。ピストン５のほぼ中
央部９近辺は1.8Kの温度の超流動ヘリウム槽１
０で取り囲み、この超流動ヘリウム槽１０は断熱
材１１で覆われている。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、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を超流動ヘリウム槽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、超流動ヘリウム槽１０内の超流動
ヘリウムを冷却する。この時、ピストン５内の作
業物質７は他の超電導コイル５内に位置して磁場
が加えられて発熱し、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
様の動作を繰り返えすことにより超流動ヘリウム
槽１０内のヘリウムを冷却して超流動ヘリウムを
発生する。
〔背景技術の問題点〕
以上のような構成の磁気冷凍機においては、ピ
ストン５内の作業物質６及び７と、それぞれの超
電導コイル３，４との磁場により吸引力が働き、
ピストン５がシリンダ１２内で変位しピストン５
ａの移動によつてシリンダ１２と摩擦を生じて発
熱し、超流動ヘリウム槽１０内を加熱することに
なり、冷凍効率の低下をきたしていた。
〔発明の目的〕
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。
〔発明の概要〕
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と、この作業物質に磁
場の印加、除去を行う装置と、一端が被冷却物に
接続され、他端は前記作業物質に接続され、磁場
が前記作業物質から除去されるときのみ前記被冷
却物の熱を前記作業物質に熱伝導させる方向性ヒ
ートパイプと、磁場が前記作業物質に印加される
ときのみ前記作業物質の熱を排熱する例えば方向
性ヒートパイプ等で構成される排熱装置とを備え
磁気冷凍機を構成したものである。
〔発明の効果〕
本発明に係る磁気冷凍機によれば、従来の磁気
冷凍機と異なり摩擦熱による冷凍能率の低下をき
たすことがなくなり、特に作業物質に磁場の印
加、除去を行う装置を電気的にオン、オフさせる
構成においては、機械的な構成部分が少なくなる
ので小型化を図ることができる等の優れた効果を
奏する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の代表的実施例について図面を参
照して説明する。第２図は本発明に係る磁気冷凍
機の概略を示す。円筒状の超電導コイル２１の中
心部に円筒状の容器２２に収納された作業物質２
３を設置する。次に第３図に示す構造の方向性ヒ
ートパイプ２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂのそ
れぞれの一端を作業物質２３内に埋設し、方向性
ヒートパイプ２４ａ，２４ｂの他端はガス等の排
熱媒体２６を流す排熱媒体用パイプ２７に接続さ
れ、方向性ヒートパイプ２５ａ，２５ｂの他端は
被冷却物２８に接続されている。
次に動作について説明する。コイル２１からの
磁場が作業物質２３に印加されると作業物質２３
が発熱し、この熱は方向性ヒートパイプ２４ａ，
２４ｂを伝導して排熱媒体用パイプ２７に到達
し、排熱媒体２６によつて排熱される。このとき
方向性ヒートパイプ２５ａ，２５ｂに作業物質２
３で発生した熱が伝導することはない。次に作業
物質２３からコイル２１の磁場を除去すると作業
物質２３に吸熱作用を行い、被冷却物２８の熱を
方向性ヒートパイプ２５ａ，２５ｂによつて吸収
し、被冷却物２８は冷却される。このとき方向性
ヒートパイプ２４ａ，２４ｂは動作しない。被冷
却物２８と作業物質２３とがほぼ同一温度になつ
たとき作業物質２３にコイル２１の磁場を印加
し、作業物質２３に蓄積されている熱を発熱させ
てこの熱を方向性ヒートパイプ２４ａ，２４ｂに
よつて排熱媒体２６に排熱し、以下上述した動作
を繰返して被冷却物２８を冷却している。
尚、コイル２１は電気的にオン、オフすること
で作業物質２３に対する磁場の印加、除去を行つ
てもよいし、コイル２１を移動させる手段でもよ
い。
又、上記実施例では方向性ヒートパイプ２４
ａ，２４ｂを用いて作業物質２３の熱を排熱した
が、直接ヘリウムガス等の冷媒を作業物質２３の
発熱時のみ作業物質２３の表面に流して冷却する
ようにしてもよい。
次に方向性ヒートパイプの動作について説明す
る。第３図はウイツクを用いない、いわゆるサー
モサイフオンと呼ばれるものでヒートパイプの一
種である。垂直に設けられたパイプ３１内の作動
液体３２の近辺のパイプ３１に設置されたフイン
３３によつて熱入力を吸収すると作動液体３２は
蒸発してパイプ３１内を上昇し、パイプ３１の上
方部に設けたフイン３４によつて外部に熱を放出
する。熱を放出すると蒸気は結露してパイプ３１
の下方の作動液体３２の部分に戻る。パイプ３１
の上方のフイン３４近辺が加熱されてもパイプ３
１の下方に熱が伝導することはない。これによ
り、パイプ３１の下方から上方のみ熱を伝導する
方向性ヒートパイプを形成することができる。
第４図、第５図はウイツクを用いた方向性ヒー
トパイプの構成を示す。第４図は、パイプ３５の
右方箇所３６が加熱された場合は熱を左方箇所３
７に伝導できない方向性ヒートパイプを示す。す
なわち、パイプ３５にくびれ部３８を設けること
で、右方箇所３６が加熱されるとウイツク３９内
の液体が蒸発して左方に流れ、くびれ部３６の左
方箇所４０のウイツク３９に結露するが、くびれ
部３８の働きで右方向に流れることができず熱伝
導作用ができなくなる。
第５図はウイツク４１を用いたヒートパイプ４
２の中心部に弁４３を設け、蒸気の流れを制御す
ることで方向性ヒートパイプとして形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の磁気冷凍機を示す断面図、第２
図は本発明に係る磁気冷凍機の概略斜視図、第３
図は本発明に係る磁気冷凍機に用いる方向性ヒー
トパイプの一例を示す断面図、第４図、第５図は
他の方向性ヒートパイプを示す断面図である。 ２１……コイル（磁場の印加、除去を行う装
置）、２３……作業物質、２４ａ，２４ｂ……方
向性ヒートパイプ（排熱装置）、２５ａ，２５ｂ
……方向性ヒートパイプ、２８……被冷却物。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 磁場を印加すると発熱し、磁場を除去すると
    吸熱する作業物質と、この作業物質に磁場の印
    加、除去を行う装置と、一端が被冷却物に接続さ
    れ、他端は前記作業物質に接続され、磁場が前記
    作業物質から除去されるときのみ前記被冷却物の
    熱を前記作業物質に熱伝導させる方向性ヒートパ
    イプと、磁場が前記作業物質に印加されるときの
    み前記作業物質の熱を排熱する排熱装置とを備え
    たことを特徴とする磁気冷凍機。 ２ 排熱装置を、一端が作業物質に接続され磁場
    がこの作業物質に印加されるときのみこの作業物
    質の熱を排熱するように設置した方向性ヒートパ
    イプで構成してなることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の磁気冷凍機。
JP57007526A 1982-01-22 1982-01-22 磁気冷凍機 Granted JPS58127064A (ja)

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