室温作動磁気冷凍機の設計試作に関する研究

昭和64年度研究計画調書に記載された計画項目のうち1)〜5)までは下記のように達成された。1)メタノ-ルと銅ウィックを用いた熱ヒ-トパイプを本研究用熱スイッチとして具体的に設計して三菱電機中央研究所において試作がなされた。2)高純度Gdをさらに真空溶解して微量酸素を除去した磁性体を扇形に成形したものを三菱化成工業に製作依頼して数回の試作の後にΔT/ΔH【similar or equal】0.8k/0.6Tの期待された磁気熱量効果特性のものが納3)磁気冷凍機のための真空断熱槽に排気系および低温生成制御装置を装着して運転試験を行い所期の性能を確認した。4)熱スイツチのヒ-トパイプと磁気作動物質のGdを各8個交互に連結した磁気冷凍作動環を組み立てて真空断熱槽内に断熱且つ強固に装着することに成功した。5)極間磁束密度0.4TのNdーFe永久磁石を回転yokeに4対装着して上記作動環をはさんで回転可能にした。以上の試作装置組立を完了して、作動環各部に熱電対を装備してstep駆動による磁気冷凍作動実験を行った結果、以下のことが判明した。1)ヒ-トパイプの構造材に用いたデルリンよりアルデヒド系成分がメタノ-ルに溶出してヒ-トパイプ機能を徐々に低下させる。2)強力永久磁石の回転移動に伴って磁性体Gdを通じて作動環に著しい歪応力を生じさせ、これがヒ-トパイプの真空封止構造を劣化させたり、Gdとの間の熱接触を不安定にする。これらの問題点発生を克服すべくヒ-トパイプの素材および構造について種々の改良を加えた結果、現在順逆熱伝達比3以上の実用的な構成が得られたので、これを用いて今後試作冷凍装置の室温附近での実験的な作動特性を測定実験してゆく予定である。

昭和64年度研究計画調書に記載された計画項目のうち1)〜5)までは下記のように達成された。1)メタノ-ルと銅ウィックを用いた熱ヒ-トパイプを本研究用熱スイッチとして具体的に設計して三菱電機中央研究所において試作がなされた。2)高純度Gdをさらに真空溶解して微量酸素を除去した磁性体を扇形に成形したものを三菱化成工業に製作依頼して数回の試作の後にΔT/ΔH【similar or equal】0.8k/0.6Tの期待された磁気熱量効果特性のものが納3)磁気冷凍機のための真空断熱槽に排気系および低温生成制御装置を装着して運転試験を行い所期の性能を確認した。4)熱スイツチのヒ-トパイプと磁気作動物質のGdを各8個交互に連結した磁気冷凍作動環を組み立てて真空断熱槽内に断熱且つ強固に装着することに成功した。5)極間磁束密度0.4TのNdーFe永久磁石を回転yokeに4対装着して上記作動環をはさんで回転可能にした。以上の試作装置組立を完了して、作動環各部に熱電対を装備してstep駆動による磁気冷凍作動実験を行った結果、以下のことが判明した。1)ヒ-トパイプの構造材に用いたデルリンよりアルデヒド系成分がメタノ-ルに溶出してヒ-トパイプ機能を徐々に低下させる。2)強力永久磁石の回転移動に伴って磁性体Gdを通じて作動環に著しい歪応力を生じさせ、これがヒ-トパイプの真空封止構造を劣化させたり、Gdとの間の熱接触を不安定にする。これらの問題点発生を克服すべくヒ-トパイプの素材および構造について種々の改良を加えた結果、現在順逆熱伝達比3以上の実用的な構成が得られたので、これを用いて今後試作冷凍装置の室温附近での実験的な作動特性を測定実験してゆく予定である。