JPH0428985B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0428985B2 JPH0428985B2 JP57067272A JP6727282A JPH0428985B2 JP H0428985 B2 JPH0428985 B2 JP H0428985B2 JP 57067272 A JP57067272 A JP 57067272A JP 6727282 A JP6727282 A JP 6727282A JP H0428985 B2 JPH0428985 B2 JP H0428985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- cylinder
- magnetic field
- liquid helium
- opening
- 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.)
- Expired - Lifetime
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
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁性体の断熱消磁によつて冷凍を発生
する磁気冷凍機に係り、特に超流動ヘリウムの発
生に好適な回転型磁気冷凍機に関する。
する磁気冷凍機に係り、特に超流動ヘリウムの発
生に好適な回転型磁気冷凍機に関する。
従来の磁気冷凍機としては往復動型および回転
型のものが知られている。往復動型のものは、磁
性体を高磁界中に往復運動によつて出し入れする
ものであるが、モータ駆動の場合、回転運動を直
線運動に変換する機構を要し、かつストロークが
大きくなるため駆動部分が複雑かつ大形になる。
また、回転型のものは、回転体中に作動流体を流
すため気密の確保に問題があり、流体循環の手段
を要するなど、きわめて複雑な構成であつた。
型のものが知られている。往復動型のものは、磁
性体を高磁界中に往復運動によつて出し入れする
ものであるが、モータ駆動の場合、回転運動を直
線運動に変換する機構を要し、かつストロークが
大きくなるため駆動部分が複雑かつ大形になる。
また、回転型のものは、回転体中に作動流体を流
すため気密の確保に問題があり、流体循環の手段
を要するなど、きわめて複雑な構成であつた。
本発明の目的は、このような問題点を解決した
単純な構造の回転型磁気冷凍機を提供することに
ある。
単純な構造の回転型磁気冷凍機を提供することに
ある。
本発明の回転型磁気冷凍機は、外表面が一部露
出した複数個の磁性体を断熱性の円柱体の周面に
埋め込み、この円柱体の外周側に極めて小さい間
隙を保つて設けられた静止円筒の一部に少なくと
も高温の液体ヘリウム浴につながる開口と、低温
の超流動ヘリウム浴につながる開口を有し、前記
の液体ヘリウム浴につながる開口周辺に高磁界を
発生する電磁石を配置し、円柱体の周面に埋め込
まれた磁性体の露出した外表面が前記各ヘリウム
と各開口部において直接に接触し、かつ該磁性体
が高磁界部と超流動ヘリウム浴につながる開口部
を交互に通過するよう円柱体を回転させることを
特徴とする。
出した複数個の磁性体を断熱性の円柱体の周面に
埋め込み、この円柱体の外周側に極めて小さい間
隙を保つて設けられた静止円筒の一部に少なくと
も高温の液体ヘリウム浴につながる開口と、低温
の超流動ヘリウム浴につながる開口を有し、前記
の液体ヘリウム浴につながる開口周辺に高磁界を
発生する電磁石を配置し、円柱体の周面に埋め込
まれた磁性体の露出した外表面が前記各ヘリウム
と各開口部において直接に接触し、かつ該磁性体
が高磁界部と超流動ヘリウム浴につながる開口部
を交互に通過するよう円柱体を回転させることを
特徴とする。
すなわち外表面が一部露出した磁性体を断熱性
の円柱体の周面に埋め込み、この磁性体部分が高
磁界部と寒冷取り出し部（低磁界部）とを交互に
通過するように円柱体を回転させ、円柱体の周囲
は極めて小さい間隙を保つた円筒で囲まれてい
る。
の円柱体の周面に埋め込み、この磁性体部分が高
磁界部と寒冷取り出し部（低磁界部）とを交互に
通過するように円柱体を回転させ、円柱体の周囲
は極めて小さい間隙を保つた円筒で囲まれてい
る。
超流動ヘリウム対応の冷凍機を例にとれば、高
温部（高磁界部）は4.2Kの液体ヘリウム浴に開
口することになり、低温部（低磁界部）は2K以
下の超流動ヘリウム浴に開口することになる。
温部（高磁界部）は4.2Kの液体ヘリウム浴に開
口することになり、低温部（低磁界部）は2K以
下の超流動ヘリウム浴に開口することになる。
尚、低温液体ヘリウム側において、磁性体は低
磁場中にあるため液体ヘリウムよりも低温にあ
る。この液体ヘリウムが超流動ヘリウムの場合
は、カピツツア熱伝達（固体同士の接触熱伝達の
ようなもの。超流動ヘリウムは液体ヘリウムの一
態様だが通常の液体とは異なり、伝熱に関しては
固体と同じ。）が生じ、液体ヘリウムを冷却する。
液体ヘリウムが超流動ヘリウムでない場合は、磁
性体表面近傍の自然対流により液体ヘリウムを冷
却する（これは、冷えた容器に熱い水を入れると
自然対流で水が冷えてしまう場合と同じ。）。本発
明においては、回転速度は非常にゆつくりとして
いるのでこれら冷却において“回転している場
合”は、実質的に“静止している場合”と同様で
ある。
磁場中にあるため液体ヘリウムよりも低温にあ
る。この液体ヘリウムが超流動ヘリウムの場合
は、カピツツア熱伝達（固体同士の接触熱伝達の
ようなもの。超流動ヘリウムは液体ヘリウムの一
態様だが通常の液体とは異なり、伝熱に関しては
固体と同じ。）が生じ、液体ヘリウムを冷却する。
液体ヘリウムが超流動ヘリウムでない場合は、磁
性体表面近傍の自然対流により液体ヘリウムを冷
却する（これは、冷えた容器に熱い水を入れると
自然対流で水が冷えてしまう場合と同じ。）。本発
明においては、回転速度は非常にゆつくりとして
いるのでこれら冷却において“回転している場
合”は、実質的に“静止している場合”と同様で
ある。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に
より説明する。２個の磁性体１ａ及び１ｂが円柱
体２中に、表面を露出させた状態で埋め込まれて
いる。磁性体１ａ，１ｂとしては、Gd3Ga5O12
（ガドリウム・ガリウム・ガーネツト）やGd2
（SO4）38H2Ｏと銅網を積層したものなどを使い、
円柱２としてはアルミナ、結晶化ガラス、繊維強
化樹脂など磁性体１と同程度の膨張係数をもちか
つ熱伝導率の低いものを使う。磁性体１ａ及び１
ｂの表面は円柱２と同一外径とする。円筒３の内
径は円柱２の外径より20〜40μｍ大きい。円筒３
の材料は熱伝導率の低いものがよい。円筒３に設
けた開口４ａと４ｂは軸対称の位置に設けてあ
り、周囲の液体ヘリウム５と連通している。鞍形
に巻かれた２ケの超電導コイル６ａと６ｂは２極
マグネツトを構成し、一方向磁界７を発生する。
いつぽう、円筒３の開口４ａ，４ｂから90°ずれ
た位置に開口８ａ，８ｂを設け、断熱壁からなる
寒冷発生室９ａ，９ｂと連結されている。
より説明する。２個の磁性体１ａ及び１ｂが円柱
体２中に、表面を露出させた状態で埋め込まれて
いる。磁性体１ａ，１ｂとしては、Gd3Ga5O12
（ガドリウム・ガリウム・ガーネツト）やGd2
（SO4）38H2Ｏと銅網を積層したものなどを使い、
円柱２としてはアルミナ、結晶化ガラス、繊維強
化樹脂など磁性体１と同程度の膨張係数をもちか
つ熱伝導率の低いものを使う。磁性体１ａ及び１
ｂの表面は円柱２と同一外径とする。円筒３の内
径は円柱２の外径より20〜40μｍ大きい。円筒３
の材料は熱伝導率の低いものがよい。円筒３に設
けた開口４ａと４ｂは軸対称の位置に設けてあ
り、周囲の液体ヘリウム５と連通している。鞍形
に巻かれた２ケの超電導コイル６ａと６ｂは２極
マグネツトを構成し、一方向磁界７を発生する。
いつぽう、円筒３の開口４ａ，４ｂから90°ずれ
た位置に開口８ａ，８ｂを設け、断熱壁からなる
寒冷発生室９ａ，９ｂと連結されている。
第２図は、回転軸１０を中心に、Ａ−Ｏ−Ｂ断
面を示してある。ただし、いずれも磁性体がその
断面内にある時を想定している。
面を示してある。ただし、いずれも磁性体がその
断面内にある時を想定している。
第１図の状態で磁性体１ａ，１ｂは磁化され発
熱し、液体ヘリウム５の沸騰によつて冷却され
る。次いで、円柱２は90°回転し、磁性体は点線
で示した位置１１にくる。磁界が小さくなるため
に磁性体中で吸熱がおこり、寒冷発生室９ａ，９
ｂ内の液体ヘリウム１２の温度が下がる。寒冷発
生室９ａと９ｂは配管等で連結してある。このよ
うなサイクルを繰り返すことにより、液体ヘリウ
ム１２を2.2K以下の超流動ヘリウムにすること
ができる。寒冷発生室９ａ，９ｂの周囲は、低熱
伝導率の壁または真空断熱壁で形成され、液体ヘ
リウム５と液体ヘリウム１２との熱的隔離は、円
筒３と円柱２の間隙を微小にすることによつて実
現されている。
熱し、液体ヘリウム５の沸騰によつて冷却され
る。次いで、円柱２は90°回転し、磁性体は点線
で示した位置１１にくる。磁界が小さくなるため
に磁性体中で吸熱がおこり、寒冷発生室９ａ，９
ｂ内の液体ヘリウム１２の温度が下がる。寒冷発
生室９ａと９ｂは配管等で連結してある。このよ
うなサイクルを繰り返すことにより、液体ヘリウ
ム１２を2.2K以下の超流動ヘリウムにすること
ができる。寒冷発生室９ａ，９ｂの周囲は、低熱
伝導率の壁または真空断熱壁で形成され、液体ヘ
リウム５と液体ヘリウム１２との熱的隔離は、円
筒３と円柱２の間隙を微小にすることによつて実
現されている。
第３図は本発明の別の実施例で、磁界発生部に
ポールピースを使つたものである。すなわち、第
１図における超電導コイル６ａと６ｂのかわりに
ポールピース１３ａ，１３ｂおよび超電導コイル
１４ａ，１４ｂを設けたもので、磁界の方向はポ
ールピースの先端を結ぶような向きになる。
ポールピースを使つたものである。すなわち、第
１図における超電導コイル６ａと６ｂのかわりに
ポールピース１３ａ，１３ｂおよび超電導コイル
１４ａ，１４ｂを設けたもので、磁界の方向はポ
ールピースの先端を結ぶような向きになる。
第４図は、ポールピースを使つた別の実施例を
示す。高磁界発生部と寒冷発生部を同一断面に示
してある。ここで、ポールピース１５は超電導コ
イル１６と組み合わされ、磁性体に対して回転軸
と平行な磁界を加えることができる。
示す。高磁界発生部と寒冷発生部を同一断面に示
してある。ここで、ポールピース１５は超電導コ
イル１６と組み合わされ、磁性体に対して回転軸
と平行な磁界を加えることができる。
以上述べた如く、本発明は流体が作業物質に直
接触れているので、作業物質と流体との直接的な
熱接触が図れ、接触熱抵抗はない。しかも本発明
では、磁性体自体を回転移動させて流体に接触さ
せており、流体を回転体に流す構造ではないか
ら、簡単な装置構成で寒冷発生が可能となるとい
う効果がある。また、円筒体と円柱体の間は回転
させるべく間隙を有するが、この間隙は極めて小
さくしてあるので、回転体が流体に直接接触する
ことに起因する熱のリークを防ぐことができる。
接触れているので、作業物質と流体との直接的な
熱接触が図れ、接触熱抵抗はない。しかも本発明
では、磁性体自体を回転移動させて流体に接触さ
せており、流体を回転体に流す構造ではないか
ら、簡単な装置構成で寒冷発生が可能となるとい
う効果がある。また、円筒体と円柱体の間は回転
させるべく間隙を有するが、この間隙は極めて小
さくしてあるので、回転体が流体に直接接触する
ことに起因する熱のリークを防ぐことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す横断面図、第
２図は第１図のＡ−Ｏ−Ｂ線の縦断面図、第３図
は本発明の別の実施例を示す横断面図、第４図は
本発明の他の実施例を示す縦断面図である。 １ａ，１ｂ……磁性体、２……円柱、３……円
筒、６ａ，６ｂ，１４ａ，１４ｂ，１６……超電
導コイル、９ａ，９ｂ……寒冷発生部。
２図は第１図のＡ−Ｏ−Ｂ線の縦断面図、第３図
は本発明の別の実施例を示す横断面図、第４図は
本発明の他の実施例を示す縦断面図である。 １ａ，１ｂ……磁性体、２……円柱、３……円
筒、６ａ，６ｂ，１４ａ，１４ｂ，１６……超電
導コイル、９ａ，９ｂ……寒冷発生部。
Claims (1)
- １ 外表面が一部露出した複数個の磁性体を断熱
性の円柱体の周面に埋め込み、この円柱体の外周
側に極めて小さい間隙を保つて設けられた静止円
筒の一部に少なくとも高温の液体ヘリウム浴につ
ながる開口と、低温の超流動ヘリウム浴につなが
る開口を有し、前記液体ヘリウム浴につながる開
口周辺に高磁界を発生する電磁石を配置し、前記
円柱体の周面に埋め込まれた磁性体の露出した外
表面が前記ヘリウムと各開口部において直接に接
触し、かつ該磁性体が高磁界部と超流動ヘリウム
浴につながる開口部を交互に通過するよう円柱体
を回転させることを特徴とする回転型磁気冷凍
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6727282A JPS58184469A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 回転型磁気冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6727282A JPS58184469A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 回転型磁気冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184469A JPS58184469A (ja) | 1983-10-27 |
| JPH0428985B2 true JPH0428985B2 (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=13340153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6727282A Granted JPS58184469A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 回転型磁気冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184469A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006112709A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Ebara Corp | 磁気冷凍装置 |
| FR2904098B1 (fr) * | 2006-07-24 | 2008-09-19 | Cooltech Applic Soc Par Action | Generateur thermique magnetocalorique |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3108444A (en) * | 1962-07-19 | 1963-10-29 | Martin Marietta Corp | Magneto-caloric cryogenic refrigerator |
| US4107935A (en) * | 1977-03-10 | 1978-08-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High temperature refrigerator |
| FR2517415A1 (fr) * | 1981-11-27 | 1983-06-03 | Commissariat Energie Atomique | Procede de refrigeration ou de pompage de chaleur et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
-
1982
- 1982-04-23 JP JP6727282A patent/JPS58184469A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58184469A (ja) | 1983-10-27 |
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