JPS58127064A - 磁気冷凍機 - Google Patents
磁気冷凍機Info
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- JPS58127064A JPS58127064A JP57007526A JP752682A JPS58127064A JP S58127064 A JPS58127064 A JP S58127064A JP 57007526 A JP57007526 A JP 57007526A JP 752682 A JP752682 A JP 752682A JP S58127064 A JPS58127064 A JP S58127064A
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- 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
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
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- 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
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/06—Control arrangements therefor
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- 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
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- 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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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/888—Refrigeration
- Y10S505/889—Utilizing rare earth material
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- Y—GENERAL 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
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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】
発明の桝する技術分野
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。
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ウ
ム・ガリウム・ガーネット（Ｇｄ ３ Ｇａ ５０１２
）（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０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。４．２に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ｊ３）。
ム・ガリウム・ガーネット（Ｇｄ ３ Ｇａ ５０１２
）（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０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。４．２に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ｊ３）。
（４）を設け、これらのコイル（３１，（４１を蔽通ず
るシリンダ０４を設け、このシリンダ＋ｌ′ｌＪ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）。
るシリンダ０４を設け、このシリンダ＋ｌ′ｌＪ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＋６１．ｆ力が設けられている。ピ
ストン（５）のほぼ中央部（９）近辺は１．８にの温度
の超流動ヘリウム槽Ｏｎで取シ囲み、この超流動ヘリウ
ム槽（１０）は断熱材０１１で覆われている。面、シリ
ンダ（ＩＺは２個の超電導コイル（３）、ｆ４）の中間
に位咬する２個の支持体（ｔ３）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矢のように行われる
。すなわち、ピストン（５）内の作業物質（６）が超電
導コイル（３）で磁場が加えりれると発熱し、周囲の液
体ヘリウム（１）に排熱される。その後、ピストン（５
）を押し一ドばて作業物質（６）を超流動ヘリウム槽Ｏ
Ｉ内に導くｏここでＣり支作業物質（６）は超電導コイ
ル（３）から遠ざかっているので磁場がなくなり、作業
物質（６）の温度が下がり、超流動ヘリウム櫂（１■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（力は他の超電導コイル（４）内に位［ａ
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。次にビス）／（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ｆ
ｅｄ内のヘリウムを冷却して超流動ヘリウムを発生する
。
は上述した作業物質＋６１．ｆ力が設けられている。ピ
ストン（５）のほぼ中央部（９）近辺は１．８にの温度
の超流動ヘリウム槽Ｏｎで取シ囲み、この超流動ヘリウ
ム槽（１０）は断熱材０１１で覆われている。面、シリ
ンダ（ＩＺは２個の超電導コイル（３）、ｆ４）の中間
に位咬する２個の支持体（ｔ３）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矢のように行われる
。すなわち、ピストン（５）内の作業物質（６）が超電
導コイル（３）で磁場が加えりれると発熱し、周囲の液
体ヘリウム（１）に排熱される。その後、ピストン（５
）を押し一ドばて作業物質（６）を超流動ヘリウム槽Ｏ
Ｉ内に導くｏここでＣり支作業物質（６）は超電導コイ
ル（３）から遠ざかっているので磁場がなくなり、作業
物質（６）の温度が下がり、超流動ヘリウム櫂（１■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（力は他の超電導コイル（４）内に位［ａ
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。次にビス）／（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ｆ
ｅｄ内のヘリウムを冷却して超流動ヘリウムを発生する
。
１ｚ蝦技術の問題点
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ｔ３）、ｆ４）との磁場により吸引力が働き
、ピストン（５）がシリンダ０々内で変位しピストン（
５ａ）の移動によってシリンダ（１功と摩擦を生じて発
熱し、超流動ヘリウム槽０Ｃ内をカロ、佑することにな
り、冷凍効率の低下をきたしていた。
（５）内の作業物質（６）及び（７）と、それぞれの超
電導コイルｔ３）、ｆ４）との磁場により吸引力が働き
、ピストン（５）がシリンダ０々内で変位しピストン（
５ａ）の移動によってシリンダ（１功と摩擦を生じて発
熱し、超流動ヘリウム槽０Ｃ内をカロ、佑することにな
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。
することにある。
発明の概要
本発明は、超電導コイル等のコイルを電気的にオン、オ
フさせるか又はコイルを移動させて作業物質に磁場の印
加、除去を行い、作業物質と排熱媒体及び被冷却物との
間の熱伝導に方向性ヒートパイプを用い、作業物質が発
熱するときは作業物質から排熱媒体にのみ熱が伝導する
ように方向性ヒートパイプを設け、作業物質が吸熱する
ときは被冷却物から作業物質に熱が伝導するように方向
性ヒートパイプを設けて磁気冷凍機を構成したものであ
る。
フさせるか又はコイルを移動させて作業物質に磁場の印
加、除去を行い、作業物質と排熱媒体及び被冷却物との
間の熱伝導に方向性ヒートパイプを用い、作業物質が発
熱するときは作業物質から排熱媒体にのみ熱が伝導する
ように方向性ヒートパイプを設け、作業物質が吸熱する
ときは被冷却物から作業物質に熱が伝導するように方向
性ヒートパイプを設けて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、従来の磁気冷人機と
異なり摩擦熱による冷凍能率の低下をきだすことがなく
なり、特にコイル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
ことができる那の優れた効果を奏する。
異なり摩擦熱による冷凍能率の低下をきだすことがなく
なり、特にコイル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
ことができる那の優れた効果を奏する。
発明の実姉例
以上、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政略を示す
７、円筒状の超電導コイルＱυの中心部に円筒状の容器
＠に収納された作業物質（ハ）を設置する。矢に第３図
に示すｍ造の方向性ヒートパイプ（２４ａ）、（２４ｂ
）、（２５ａ）、（２５１））のそれぞれの一端を作業
物質Ｃａ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婦）を流す排熱
媒体用パイプ（２７１に接続され、方向性ヒートパイプ
（２５ａ）、 （２５ｂ）の曲端は被冷却物（ハ）に接
続されている。
明する。第２図は本発明に係る磁気冷凍機の政略を示す
７、円筒状の超電導コイルＱυの中心部に円筒状の容器
＠に収納された作業物質（ハ）を設置する。矢に第３図
に示すｍ造の方向性ヒートパイプ（２４ａ）、（２４ｂ
）、（２５ａ）、（２５１））のそれぞれの一端を作業
物質Ｃａ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婦）を流す排熱
媒体用パイプ（２７１に接続され、方向性ヒートパイプ
（２５ａ）、 （２５ｂ）の曲端は被冷却物（ハ）に接
続されている。
次に動作について説明する。コイルＱυからの磁場が作
業物質（至）に印加されると作業物質＠が発熱し、この
熱は方向性ヒートパイプ（２４２） 、 （２４１））
を伝導して排熱媒体用パイプ（ロ）に到達し、排熱媒体
（イ）によって排熱される。このとき方向性ヒートパイ
プ（δａ）、（２５ｂ）に作業物質Ｃ（で発生した熱が
伝導することはない◇欠に作業物質（至）からコイルＱ
υの磁場を除去すると作業物質（至）は吸熱作用を行い
、被冷却物（至）の熱金方向性ヒートパイプ（脚ａ）、
い奮〕）によって吸収Ｌ ％ 岐冷却物（ハ）は冷却さ
ｎる０このとき方向性ヒートパイプ（２４ａ ） 、
（２４ｂ ）は動作しない。
業物質（至）に印加されると作業物質＠が発熱し、この
熱は方向性ヒートパイプ（２４２） 、 （２４１））
を伝導して排熱媒体用パイプ（ロ）に到達し、排熱媒体
（イ）によって排熱される。このとき方向性ヒートパイ
プ（δａ）、（２５ｂ）に作業物質Ｃ（で発生した熱が
伝導することはない◇欠に作業物質（至）からコイルＱ
υの磁場を除去すると作業物質（至）は吸熱作用を行い
、被冷却物（至）の熱金方向性ヒートパイプ（脚ａ）、
い奮〕）によって吸収Ｌ ％ 岐冷却物（ハ）は冷却さ
ｎる０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（２）と作業物質（ハ）とがほぼ同一温度にな
ったとき作業物質（ハ）にコイル３υの磁場を印加し、
作業物質（ハ）に蓄積されている熱を発熱させてこの熱
？方向性ヒートパイプ（２４ａ ） 、 （２４ｂ ）
によって排熱媒体弼に排熱し、以下上述した動作を繰返
して被冷却物（ハ）を冷却している。
ったとき作業物質（ハ）にコイル３υの磁場を印加し、
作業物質（ハ）に蓄積されている熱を発熱させてこの熱
？方向性ヒートパイプ（２４ａ ） 、 （２４ｂ ）
によって排熱媒体弼に排熱し、以下上述した動作を繰返
して被冷却物（ハ）を冷却している。
尚、コイルシυは電気的にオン、オフすることで作業物
質（ハ）に対する磁場の印加、除去を行ってもいいし、
コイルＩ２】）を移動させる手段でもよい。
質（ハ）に対する磁場の印加、除去を行ってもいいし、
コイルＩ２】）を移動させる手段でもよい。
次に方向性ヒートパイプの動作について説明する。＠３
図はウィックを用いない、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櫨である。垂直に設け
られ九パイプ（３１）内の作動液体（１２）の近辺のパ
イプ（３１）に設置されたフィン（あ）１こよって熱入
力を吸収すると作動液体Ｃ（２）は蒸発してパイプ（，
４１）内をと昇し、パイプ（４１）の上方邪に設けたフ
ィン（３４）によっ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（３］）の下方の作動液体（
、セ）の部分に戻る。パイプ（３１）の上方のフィン（
８４）近辺が加熱されＣもパイプ（：ｓｌ）の下方に熱
が伝導することはない。これにより、パイプ（Ｊｌ ）
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。
図はウィックを用いない、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櫨である。垂直に設け
られ九パイプ（３１）内の作動液体（１２）の近辺のパ
イプ（３１）に設置されたフィン（あ）１こよって熱入
力を吸収すると作動液体Ｃ（２）は蒸発してパイプ（，
４１）内をと昇し、パイプ（４１）の上方邪に設けたフ
ィン（３４）によっ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（３］）の下方の作動液体（
、セ）の部分に戻る。パイプ（３１）の上方のフィン（
８４）近辺が加熱されＣもパイプ（：ｓｌ）の下方に熱
が伝導することはない。これにより、パイプ（Ｊｌ ）
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図はウィックを用いた方向性ヒートパイプ
の購成全示す。第４図は、パイプ（３５）の右方箇所（
、粥）が力ロ熱された場汁は熱をノ五万箇所（、（７）
に伝導できない方向性ヒートパイプを示す。
の購成全示す。第４図は、パイプ（３５）の右方箇所（
、粥）が力ロ熱された場汁は熱をノ五万箇所（、（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（粥）を設けるこ
とで、右方箇所（３６）が加熱されるとウィック（３９
）内の液体が蒸発して左方に流れ、くびれ部（、＄６）
の左方箇所（１０）のウィック（Ｊ９） Ｋ結露するが
、くびれ部（謔）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。
とで、右方箇所（３６）が加熱されるとウィック（３９
）内の液体が蒸発して左方に流れ、くびれ部（、＄６）
の左方箇所（１０）のウィック（Ｊ９） Ｋ結露するが
、くびれ部（謔）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。
４５図はウィック（４１）を用いたヒートパイプ（ｔ２
）の中心部に一＃ （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とことが
できる。
）の中心部に一＃ （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とことが
できる。
第１図は従来の磁気冷凍（幾を示す断面図、第２図は不
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、射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。 Ｃ！υ・・・コイル、 シ四・・・作業物質、（２４ａ
） 、 （２４ｂ） 、 （ｚｃ、ａ）、 Ｃ，５ｂ）
−・・方向性ヒートバイブ、（至）・・・排熱媒体、
ｔ□□□・・・被冷却物。 手続補正書（自室） ｌ□ｆ０５席２． ｒ４Ｂ 特許庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５７年特願第７５２６号 ２、発明の名称 磁気冷凍機 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７）東京芝浦′亀合晶吉を坪 ４、代理人 〒１００ 東京都千代田区内卒町１−１−６ 訂正明細書 １、発明の名称 磁気冷凍機 ２、特許請求の範囲 （１） 磁場を印加すると発熱し、磁場を除去すると物
質から除去されるときのみ前記被冷却物の熱を記作業物
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。 質の熱を排熱するように設置した方向性ヒートバイブで
構成してなることを特徴とする特許請求の３、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・ガーネット〔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。 ４．２にの温度液体ヘリウム（１）が収納きれた容器（
２）内に２個の超電導コイル（３）。 （４）を設け、これらのコイル１３１ 、 （４）を貫
通するシリンダ睦を設け、このシリンダ＋＋２内にピス
トン（５）全設置する。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１．８にの温
度の超流動ヘリウム槽（１０）で取り囲み、この超流動
ヘリウム槽（１■は断熱材（１１）で覆われている。尚
、シリンダ（Ｉっは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Ｄｏ）内に導く。ここでは作業物質（６）は超電
導コイル（３）から遠ざかっ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（力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
）に排熱されろ。 次にピストン１５）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）円の作業物質（６）及び（力と、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
（５ａ）の移動によってシリンダ（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て磁気
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だすことがなく
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（２υの中心部に円筒状の容器
（２２）に収納された作業物質１２３）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
を作業物質慴内に埋設し、方向性ヒートパイプ（２４ａ
） 、 （２４ｂ）の他端はガス等の排熱媒体Ｃ０を流
す排熱媒体用パイプ（５）に接続され、方向性ヒートパ
イプ（２５ａ ） 、 （２５ｂ）の他端は被冷却物（
層に接続されている。 次に動作について説明する。コイル（２］）からの磁場
が作業物質ρ皺に印加されると作業物質ｅ２３）が発熱
し、この熱は方向性ヒートパイプ（２４ａ）、 （２４
ｂ）を伝導して排熱媒体用パイプ（２７）に到達し、排
熱媒体（２６１によって排熱される。このとき方向性ヒ
ートパイプ（２５ａ） 、 （２５ｂ）に作業物質（ソ
Ｊで発生した熱が伝導することはない。次に作業物質１
２３）からコイル（２］）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 ）によって吸収し、被冷却物（例は冷却され
る。 このとき方向性ヒートパイプ（２４ａ ） 、 （２４
ｂ ）は動作しない。被冷却物（２８）と作業物質ｌ？
■とがほぼ同一温度になったとき作業物質ｔ２騰にコイ
ル（２１）の磁場を印加し、作業物質１２３）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）によって排熱媒体（２のに排熱
し、以下上述した動作を繰返して被冷却物１２印を冷却
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１２３）に対する磁場の印加、除去を行ってもよ
いし、コイル（２Ｉ）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（２４ａ）。 （２４ｂ）を用いて作業物質Ｑ（至）の熱を排熱したが
、（６） 直接ヘリウムガス等の冷媒を作業物質１霞の発熱時のみ
作業物質層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
図はウィックを用いない、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（３４の近辺のパイ
プＳυに設置されたフィン（慢によって熱入力を吸収す
ると作動液体（３りは蒸発してパイプ６υ内を上昇し、
パイプｃ刊の上方部に設けたフィンＧ４）によって外部
に熱を放出する。−熱」−殺」←載ミ熱を放出すると蒸
気は結露してパイプ（３１）の下方の作動液体（３功の
部分に戻る。パイプＧυの上方のフィン（３４）近辺が
加熱されてもパイプＳυの下方に熱が伝導することはな
い。これにより、パイプｔ：３Ｉ）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図はウィッ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Ｃ３５）の右方箇所（
刻が加熱された場合は熱を左方箇所Ｌ１７）に伝（力 導できない方向性ヒートパイプを示す。すなわち、パイ
プＧ９にくびれ部側を設けることで、右方箇所（列が加
熱されるとウィックＣａｌ内の液体が蒸発して左方に流
れ、くびれ部（鏝の左方箇所（４０のウィック（３１に
結露するが、くびれ部□□□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図はウィック（４Ｉ）を用いたヒートパイプ（４２
）の中心部に弁（４りを設け、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。 ４、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）、
１２階・・・作業物質、（２４ａ） 、 （２４ｂ ）
・・方向性ヒートパイプ（排熱装置）、（２５ａ）、（
２５ｂ）一方向性ヒートパイプ、１２８１・・被冷却物
。
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、射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。 Ｃ！υ・・・コイル、 シ四・・・作業物質、（２４ａ
） 、 （２４ｂ） 、 （ｚｃ、ａ）、 Ｃ，５ｂ）
−・・方向性ヒートバイブ、（至）・・・排熱媒体、
ｔ□□□・・・被冷却物。 手続補正書（自室） ｌ□ｆ０５席２． ｒ４Ｂ 特許庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５７年特願第７５２６号 ２、発明の名称 磁気冷凍機 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７）東京芝浦′亀合晶吉を坪 ４、代理人 〒１００ 東京都千代田区内卒町１−１−６ 訂正明細書 １、発明の名称 磁気冷凍機 ２、特許請求の範囲 （１） 磁場を印加すると発熱し、磁場を除去すると物
質から除去されるときのみ前記被冷却物の熱を記作業物
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。 質の熱を排熱するように設置した方向性ヒートバイブで
構成してなることを特徴とする特許請求の３、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・ガーネット〔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。 ４．２にの温度液体ヘリウム（１）が収納きれた容器（
２）内に２個の超電導コイル（３）。 （４）を設け、これらのコイル１３１ 、 （４）を貫
通するシリンダ睦を設け、このシリンダ＋＋２内にピス
トン（５）全設置する。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１．８にの温
度の超流動ヘリウム槽（１０）で取り囲み、この超流動
ヘリウム槽（１■は断熱材（１１）で覆われている。尚
、シリンダ（Ｉっは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Ｄｏ）内に導く。ここでは作業物質（６）は超電
導コイル（３）から遠ざかっ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（力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
）に排熱されろ。 次にピストン１５）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）円の作業物質（６）及び（力と、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
（５ａ）の移動によってシリンダ（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て磁気
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だすことがなく
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（２υの中心部に円筒状の容器
（２２）に収納された作業物質１２３）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
を作業物質慴内に埋設し、方向性ヒートパイプ（２４ａ
） 、 （２４ｂ）の他端はガス等の排熱媒体Ｃ０を流
す排熱媒体用パイプ（５）に接続され、方向性ヒートパ
イプ（２５ａ ） 、 （２５ｂ）の他端は被冷却物（
層に接続されている。 次に動作について説明する。コイル（２］）からの磁場
が作業物質ρ皺に印加されると作業物質ｅ２３）が発熱
し、この熱は方向性ヒートパイプ（２４ａ）、 （２４
ｂ）を伝導して排熱媒体用パイプ（２７）に到達し、排
熱媒体（２６１によって排熱される。このとき方向性ヒ
ートパイプ（２５ａ） 、 （２５ｂ）に作業物質（ソ
Ｊで発生した熱が伝導することはない。次に作業物質１
２３）からコイル（２］）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 ）によって吸収し、被冷却物（例は冷却され
る。 このとき方向性ヒートパイプ（２４ａ ） 、 （２４
ｂ ）は動作しない。被冷却物（２８）と作業物質ｌ？
■とがほぼ同一温度になったとき作業物質ｔ２騰にコイ
ル（２１）の磁場を印加し、作業物質１２３）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）によって排熱媒体（２のに排熱
し、以下上述した動作を繰返して被冷却物１２印を冷却
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１２３）に対する磁場の印加、除去を行ってもよ
いし、コイル（２Ｉ）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（２４ａ）。 （２４ｂ）を用いて作業物質Ｑ（至）の熱を排熱したが
、（６） 直接ヘリウムガス等の冷媒を作業物質１霞の発熱時のみ
作業物質層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
図はウィックを用いない、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（３４の近辺のパイ
プＳυに設置されたフィン（慢によって熱入力を吸収す
ると作動液体（３りは蒸発してパイプ６υ内を上昇し、
パイプｃ刊の上方部に設けたフィンＧ４）によって外部
に熱を放出する。−熱」−殺」←載ミ熱を放出すると蒸
気は結露してパイプ（３１）の下方の作動液体（３功の
部分に戻る。パイプＧυの上方のフィン（３４）近辺が
加熱されてもパイプＳυの下方に熱が伝導することはな
い。これにより、パイプｔ：３Ｉ）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図はウィッ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Ｃ３５）の右方箇所（
刻が加熱された場合は熱を左方箇所Ｌ１７）に伝（力 導できない方向性ヒートパイプを示す。すなわち、パイ
プＧ９にくびれ部側を設けることで、右方箇所（列が加
熱されるとウィックＣａｌ内の液体が蒸発して左方に流
れ、くびれ部（鏝の左方箇所（４０のウィック（３１に
結露するが、くびれ部□□□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図はウィック（４Ｉ）を用いたヒートパイプ（４２
）の中心部に弁（４りを設け、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。 ４、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）、
１２階・・・作業物質、（２４ａ） 、 （２４ｂ ）
・・方向性ヒートパイプ（排熱装置）、（２５ａ）、（
２５ｂ）一方向性ヒートパイプ、１２８１・・被冷却物
。
Claims (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／７０、除去を行う
コイルと、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、前記コイルの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
熱伝導させる第１の方向性ヒートパイプと、一端が排熱
媒体に接続され、他端は前記作業物質に接続され、前記
コイルの磁場がＡＩＩ記作東物質に印加されるときのみ
前記作業物質の熱を前記排熱媒体に熱伝導させる第２の
方向性ヒートパイプとを備えたことを％徴とする磁気冷
凍機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57007526A JPS58127064A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 磁気冷凍機 |
| US06/455,655 US4464903A (en) | 1982-01-22 | 1983-01-05 | Magnetic refrigerator |
| EP83300064A EP0084929A3 (en) | 1982-01-22 | 1983-01-06 | Magnetic refrigerator |
| CA000419961A CA1191208A (en) | 1982-01-22 | 1983-01-21 | Magnetic refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57007526A JPS58127064A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 磁気冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58127064A true JPS58127064A (ja) | 1983-07-28 |
| JPH042868B2 JPH042868B2 (ja) | 1992-01-21 |
Family
ID=11668221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57007526A Granted JPS58127064A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 磁気冷凍機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4464903A (ja) |
| EP (1) | EP0084929A3 (ja) |
| JP (1) | JPS58127064A (ja) |
| CA (1) | CA1191208A (ja) |
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