JPH10205913A - 磁気冷凍機 - Google Patents

磁気冷凍機

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Publication number
JPH10205913A
JPH10205913A JP9012677A JP1267797A JPH10205913A JP H10205913 A JPH10205913 A JP H10205913A JP 9012677 A JP9012677 A JP 9012677A JP 1267797 A JP1267797 A JP 1267797A JP H10205913 A JPH10205913 A JP H10205913A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
regenerator
magnetic body
contact
magnetic substance
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.)
Pending
Application number
JP9012677A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Nakamichi
憲治 中道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP9012677A priority Critical patent/JPH10205913A/ja
Publication of JPH10205913A publication Critical patent/JPH10205913A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/002Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects
    • F25B2321/0021Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects with a static fixed magnet
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄冷器の移動時に発生する磁性体との片当り
状態の発生を防止し、その間の有効な伝熱面積の増加、
冷凍機の出力の増大を可能とする。 【解決手段】 磁性体12と、同磁性体12を励磁する
超伝導マグネット29と、このマグネット29による励
磁中に発熱する上記磁性体12からの熱を排熱する熱ス
イッチ8と、上記磁性体12と接触して熱交換を行う蓄
冷器13とを備えた磁気冷凍機において、上記磁性体1
2の上下面の蓄冷器13との接触部分に配設された低摩
擦係数の滑り案内部材22a,22bを備えたものと
し、また、上記滑り案内部材22a,22bに加えて磁
性体12の上下面に接して配設されその上下動を抑える
ガイド23a,23bを備えたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄冷器を用いた磁
気冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の蓄冷過程を含む磁気冷凍サイクル
を用いたエリクソン型磁気冷凍機について、図3により
説明する。
【0003】図3において、1は侵入熱を低減するため
の断熱真空容器、2は断熱真空容器のフランジ部であ
る。3は常温部分からの輻射熱をシールドするための液
体窒素槽、4は液体窒素である。5は補助冷凍機で、例
えばギフォード・マクマホンサイクルを用いたGM冷凍
機を用いる。6は補助冷凍機5の寒冷ヘッドで、7は排
熱スイッチ可動部8と寒冷ヘッド6を熱的に結合する銅
ブロックである。
【0004】上記排熱スイッチ可動部8は、超伝導マグ
ネット29の磁場をパルス的に変化させたときに発生す
る渦電流による発熱を少なくするための電気絶縁物で、
磁気冷凍サイクルの温度範囲で熱伝導率の大きい水晶等
を用いる。
【0005】9は排熱スイッチ可動部8を上下動させる
ための上下動機構で、10は上下動機構9と排熱スイッ
チ可動部8を結合するロッドである。11は排熱スイッ
チ可動部8と磁性体12と蓄冷器13を収める容器であ
る。この容器11は、ヘリウムガス14で満たされてい
る。このヘリウムガス14は排熱スイッチ可動部8と磁
性体12、および、磁性体12と蓄冷器13の間の伝熱
促進に利用される。
【0006】磁性体12は、例えば20kレベルでエリ
クソンサイクルを運転する場合、20kに磁気転位温度
をもつDyNi2 を用いる。蓄冷器13には、低温で体
積比熱の大きい、例えばPb(鉛)を用いる。
【0007】15は蓄冷器13を上下動するための上下
動機構で、16は蓄冷器13と上下動機構15を結合す
るためのロッドである。17は磁性体12を蓄冷器13
に押さえつけるためのバネである。
【0008】18は磁性体12を固定するための吊下げ
棒で、熱伝導率の小さいFRPなどを用いる。19は冷
凍出力計測用のヒータで、20は超伝導マグネット29
を冷却するための液体ヘリウム、21は液体ヘリウム2
0を収める液体ヘリウム槽である。
【0009】上記構成の磁気冷凍機において、エリクソ
ンサイクルを実現するための動作について、以下に説明
する。蓄冷器13の上端と磁性体12の接触時に、超伝
導マグネット29を励磁し、次に、蓄冷器13を上昇さ
せ、蓄冷器13の下端と磁性体12の接触時に、超伝導
マグネット29を消磁した後、再び蓄冷器13を下降さ
せる。
【0010】以上の動作を繰り返すことにより、蓄冷器
13には上端が高温TH で、下端が低温TL の温度分布
が形成され、磁気エリクソンサイクルの運転を開始する
ことができる。
【0011】磁性体12が蓄冷器13の高温端に移動
し、温度がTH になると、超伝導マグネット29の磁場
を0から最大値まで励磁する。このとき、磁性体12の
温度は上昇するため、排熱スイッチ可動部8を磁性体1
2に接触させ、補助冷凍機5へ排熱する(等温磁化過
程)。
【0012】磁性体12の温度が再びTH に達すると、
超伝導マグネット29の磁場を最大値に保ったままで、
蓄冷器13を上下動ロッド16により上昇させる。磁性
体12は蓄冷器13と熱交換し、温度がTH からTL ま
で下がる(等磁場冷却過程)。
【0013】磁性体12が蓄冷器13の低温端に移動
し、温度がTL になるし、超伝導マグネット29の磁場
を最大値から0まで消磁する。このとき、磁性体12の
温度は下がり、ヒータ19がONになり、磁性体12は
吸熱する(等温消磁過程)。
【0014】磁性体12の温度が再びTL に達すると、
超伝導マグネット29の磁場を0に保ったままで、蓄冷
器13を上下動ロッド16により下降させる。磁性体1
2は蓄冷器13と熱交換し、温度がTL からTH まで上
昇する(等磁場加熱過程)。
【0015】以上に説明したような四つの過程により構
成されるサイクルを繰り返すことにより、図3に示した
エリクソン型磁気冷凍機は、間欠的に低温を発生するこ
とができる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気冷凍機にお
いては、図4(a)に示すように磁性体12はバネ17
によって蓄冷器13に押さえつけられているため、蓄冷
器13が移動すると、磁性体12と蓄冷器13の間には
バネ17の圧縮圧に比例した摩擦力が作用する。
【0017】そのため、磁性体12は図4(b)に示す
ように蓄冷器13に引きずられて片当り状態となる。さ
らに、蓄冷器13が移動すると、磁性体12と蓄冷器1
3の伝熱面は図4(c)に示すように一層離れる。
【0018】その結果、蓄冷器13と磁性体12の間の
有効な伝熱面積は減少し、伝熱が不十分となり、蓄冷過
程に多くの時間を必要とすることとなって、冷凍機の冷
凍出力が低下する。本発明は上記の課題を解決しようと
するものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1に記載の発明は、磁性体と、同磁性体に
磁場を付加するための超伝導マグネットと、同超伝導マ
グネットの励磁中に発熱する上記磁性体から熱を排熱す
る熱スイッチと、上記磁性体と接触して熱交換を行う蓄
冷器とを備えた磁気冷凍機において、上記磁性体の上下
面の上記蓄冷器との接触部分に摩擦係数が少なくとも上
記磁性体より小さい滑り案内部材を設置してなることを
特徴としている。
【0020】上記において、蓄冷器が移動して磁性体と
蓄冷器の接触が片当り状態となったとき、磁性体の上下
面に設置した摩擦係数の小さい物質からなる滑り室内部
材が蓄冷器と接触する。
【0021】このとき、磁性体は上記滑り案内部材によ
り滑りやすくなっているため、磁性体と蓄冷器の片当り
状態は直ちに解消され、有効な伝熱面積が増加し、磁性
体と蓄冷器間の伝熱性能の向上が可能となる。
【0022】(2)請求項2に記載の発明は、上記発明
(1)に記載の磁気冷凍機において、上記磁性体の上下
面に接し、その上下動を抑えるガイドを設けてなること
を特徴としている。
【0023】本発明においては、上記滑り案内部材に加
えてさらにガイドを設けているために、磁性体が蓄冷器
の移動方向に引きずられなくなる。そのため、蓄冷器は
磁性体と緊密に接触しながら移動することができ、蓄冷
器と磁性体の間の伝熱性能の一層の向上が可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る磁気
冷凍機について、図1により説明する。なお、本実施形
態は、上部にフランジ部2が設けられた断熱真空容器1
内に配設された液体窒素槽3、同液体窒素槽3の内側に
配設された容器11内に設けられた蓄冷器13、同蓄冷
器13の両側に配設され容器11の側壁との間にバネ1
7が設けられた磁性体12、同それぞれの磁性体12の
下方に設けられたヒータ19、上記液体窒素槽3と容器
11との間に設けられた液体ヘリウム槽21内に配設さ
れ上記磁性体12を励磁する超伝導マグネット29、上
記容器11内に設けられた排熱スイッチ可動部8に寒冷
ヘッド6と銅ブロック7を介して接続され上記断熱真空
容器1の上側に設けられた補助冷凍機5、および上記断
熱真空容器1の上側に設けられロッド10,16を介し
て上記排熱スイッチ可動部8と蓄冷器13にそれぞれ接
続された上下動機構9,15を備えた磁気冷凍機に関す
るものであり、この部分については従来の装置と同様の
ため、その詳細な説明を省略する。
【0025】図1に示す実施形態は、上記磁気冷凍機に
おいて、それぞれの磁性体12の上面と下面の蓄冷器1
3との接触部分にそれぞれ設けられたテフロン等の低摩
擦係数物質よりなる滑り案内部材22a,22b、およ
び上記それぞれの磁性体12の上面と下面に接しそれぞ
れ端部が容器11の側壁内面に固定され磁性体12の上
下動を防止するガイド23a,23bを備えている。
【0026】上記において、蓄冷器13が移動し、図2
(a)に示す状態から図2(b)に示す磁性体12と蓄
冷器13が片当りする状態となると、磁性体12の上下
面に設置した低摩擦係数物質よりなる滑り案内部材22
a,22bが蓄冷器13と接触する。
【0027】このとき、磁性体12は、上記滑り案内部
材22a,22bにより滑りやすくなるため、図2
(c)に示す面接触の状態に戻りやすい。また、ガイド
を設けているために、磁性体12が蓄冷器13の移動方
向に引きずられることがなくなる。
【0028】その結果、蓄冷過程において蓄冷器13が
移動しても、磁性体12が蓄冷器13の移動方向に引き
ずられなくなり、蓄冷器13と磁性体12の伝熱面の距
離を小さく保つことができるため、有効な伝熱面積が増
加する。
【0029】従って、蓄冷過程における磁性体12と蓄
冷器13の接触面の伝熱性能を向上させ、蓄冷過程に要
する時間を短くできるため、高性能な磁気冷凍機を実現
することができる。
【0030】
【発明の効果】本発明は、磁性体と、同磁性体を励磁す
る超伝導マグネットと、このマグネットによる励磁中に
発熱する上記磁性体からの熱を排熱する熱スイッチと、
上記磁性体と接触して熱交換を行う蓄冷器とを備えた磁
気冷凍機において、上記磁性体の上下面の蓄冷器との接
触部分に配設された低摩擦係数の滑り案内部材を備えた
ことによって、蓄冷器は磁性体と緊密に接触した状態で
移動させることができるため、有効な伝熱面積が増加
し、蓄冷器と磁性体の間の伝熱性能が向上し、その結
果、蓄冷過程に要する時間が短くなるため、冷凍出力が
大きい高性能な磁気冷凍機の実現が可能となる。
【0031】また、上記滑り案内部材に加えて磁性体の
上下面に接して配設されその上下動を抑えるガイドを備
えたことによって、蓄熱器と磁性体の間の伝熱性能の一
層の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る磁気冷凍機の断面
図である。
【図2】上記一実施形態に係る作用説明図で、(a)は
蓄冷器が静止しており磁性体と面接触している状態、
(b)は蓄冷器が移動しており磁性体と片当りしている
状態、(c)は蓄冷器が更に移動し磁性体との間が面接
触となった状態である。
【図3】従来の磁気冷凍機の断面図である。
【図4】従来の磁気冷凍機の作用説明図である。
【符号の説明】
1 断熱真空容器 2 フランジ部 3 液体窒素槽 4 液体窒素 5 補助冷凍機 6 寒冷ヘッド 7 銅ブロック 8 排熱スイッチ可動部 9 上下動機構 10 ロッド 11 容器 12 磁性体 13 蓄冷器 14 ヘリウムガス 15 蓄冷器上下動機構 16 ロッド 17 バネ 18 吊下げ棒 19 ヒータ 20 液体ヘリウム 21 ヘリウム槽 22a,22b 滑り案内部材 23a,23b ガイド 29 超伝導マグネット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体と、同磁性体に磁場を付加するた
    めの超伝導マグネットと、同超伝導マグネットの励磁中
    に発熱する上記磁性体から熱を排熱する熱スイッチと、
    上記磁性体と接触して熱交換を行う蓄冷器とを備えた磁
    気冷凍機において、上記磁性体の上下面の上記蓄冷器と
    の接触部分に摩擦係数が少なくとも上記磁性体より小さ
    い滑り案内部材を設置してなることを特徴とする磁気冷
    凍機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の磁気冷凍機において、
    上記磁性体の上下面に接し、その上下動を抑えるガイド
    を設けてなることを特徴とする磁気冷凍機。
JP9012677A 1997-01-27 1997-01-27 磁気冷凍機 Pending JPH10205913A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9012677A JPH10205913A (ja) 1997-01-27 1997-01-27 磁気冷凍機

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JP9012677A JPH10205913A (ja) 1997-01-27 1997-01-27 磁気冷凍機

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JPH10205913A true JPH10205913A (ja) 1998-08-04

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ID=11812017

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JP9012677A Pending JPH10205913A (ja) 1997-01-27 1997-01-27 磁気冷凍機

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003028532A (ja) * 2001-07-16 2003-01-29 Sumitomo Special Metals Co Ltd 磁気冷凍作業物質および蓄冷式熱交換器ならびに磁気冷凍装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003028532A (ja) * 2001-07-16 2003-01-29 Sumitomo Special Metals Co Ltd 磁気冷凍作業物質および蓄冷式熱交換器ならびに磁気冷凍装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040713

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040720

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041124