感謝 30年七科記念財閣の創立政京，謹事畏とじて嘗財聞のため内に外に格舗の御霊す M をh 主rV¥.
t能停敬三民は昭和 38年 10月25日逝まさ~L 告らた。ここに謹んで哀悼の意を表じます。

・上，クライン博士を囲んで・（・ 昭和 31
年）・下友，第 1回講演会々場控室にて…（昭和 30年）
・下右， 出湾，中根両氏に仁科貨を主上げる渋沢理事長
（昭和 3
4年
）

電子冷凍の理論と応用

地方議演会 ：1
9
59年 9月 2
3日札幌商工会議所大講堂において第 5回定例講演会：1
95
9年 1
2月 7日国際電電ホーノレにおいて＊

東京大学工学部教授紳菅

ただいま，ご紹介にあずか
はじめに

すI
f

りました菅でございます o

仁科先生の記念の講演会に話をするようにと

義夫のお仕事のひとつのねらいであるとの ことでごぎいますので，大変名誉なことでありお引受けしたわけでございます oの ことでございましたが， もともと私，仁科

それで今日お話いたしますのは，私ども半先生のように核物理と申しますか原子物理と導体の応用というようなことに興味をもって申しますか，そういった方面に興味を持っておりますので， その半導体の応用のうちなのいるものではなく，むしろ物理学の応用といところで手がけまして， ある程度，成果が得うようなものに興味をもっておりますものでられてまいりました問題について， 申し上げあります。お引受けするのもいかがとも思っることにいたします。 表 題 に 「 電 子 冷 療 のたのですが，仁科財−団の方のお話i
こよります

理論と応用」という名前をつけてございますと，原子物理およびその応用というのが財団が， 「電子冷涼」という言葉は，ロシヤにヨッ
フェという偉い半導体の研究者がおりまし＊ほぽ同じ内容の講演が地方鱗演会と第 5回定例鱗演会とで行われた。この記録は，地方講演会におけ る録音によった。このページの写真は定例鱗ご友会における講演者。

料 現在，上智大学理工学都教授，理化学研究所招：日究員。

て，その人の書かれた通俗的なものが入ってきて ．

それに「電子冷•；京」というようなこと

ばが使ってあったも のでございますから，それを｛定ってみたわけで、す O ところが． なんと4

電子冷凍の理論！と応用

なくジャーナ？スア f y クな匂いが濃厚です

これからお話いたしますように，利用するので電子冷自主という妙な言葉がどちらかと申のは熱電気でございます。したがって物理学しますとかなり早くはやってしまったわけでの書物では，「
熱電冷却」という言葉を使う方ございます O 内容は，いまこれからお話いたが正しいと思いますし． ドイツでもイギリスしますように，電流を流すと 一一 電流とはごでもフランスでも，アメリカでも大体物理学

承知のように竜子の動きと申しますか移動での書物では熱電冷却に相当する言葉を使ってございますから，結局，電流が流れて一一そいるようでございます。それで今 l
挽お集りい

れで温度が下るというようなことでありま

ただいているかたの中には，物理の先生方もす。そういう働きをするのは，電予（e
l
e
c
t
r
o
n
)

おいででございますし，お見うけいたしますが移動するのである， という考え方で、す O ちと若いお嬢さん方もおいで、で、ご、さょうど冷諌機では， アンモニアとか，あるいどういう方を対象にお話してよいのカミちよつはフレオンとか，そのようなず‑
t7‑‑が膨脹したと怠， とまどいますので，専門の先生方にはり圧縮されたりするさいに，吸熱もしくは発

多少ご迷惑かも知れませんが，やや初歩的な熱が起こる ， そういうことを利用して，低いこともあわせて少し申上げます。

温度を作っているわけで、す。いわば，物理の方で申しますところの作業物質一一働きをす
る物質というのは，ふつうの冷液機でありま
すと，

ペルチエ
効果とは

図に書いてございますように， たとえば A という金属とB という金属をつな

フレオンなり，アンモユアなり，あるいでおきまして，たとえばその一方のつぎ目

いはメチノレクロライ F'といったようなものでIが， もう一つのつぎ目 I
f より温度が高いありますが， これからお話するような原理でもし低い温度ができるといたします と， それ
は電流が働きをするので，すなわち電子の移動が働きをする，結局， 電子が作業物質だという よう な考え方から，電子冷液というような言葉でいわれているわけでございます。

に二三江
第 1図 2種の金属をニつの点でつないだとき両点の温度が等しくないと両点の聞に電圧を生 じる5

電子冷凍の恕翁と応用といた しますと ，起電力がでて くる。つまり

.
,
.
,
̲

もし，I
,nの問にポノV ト・メータ ーをつないrp

でおいてやりますと ， なにがしかの電圧が生じているということを，1
8
2
2年に， ゼーぺック（
Seebeck）という人が発見しております O
これは，実は皆様よ くご承知の熱電対という

熱 熱
第 2図

ビスマスと アンチモ
ンに よる熱電素子

言葉でよばれておりまして， これを利用しま？昆度が高くなってくる，して， ここにでてきた電圧をよみまして，例出しております。これはぺノレチエが見出した

えば I
Iを水の氷点？昆度にしておく ， そしてものですからペノレチエの効果という名前でよ

電圧を よみますと Iが何度になっているかとばれておりまして， これからお話いたします

いうことがわかるので， これは温度計によくことがらは， ほとんどすべてこのぺ y チエ効利用されているわけでございますO

果の周囲をうろつくということになります。

こんな様なことを見

1
8
3
4年にペノνチェ（Pe
l
t
i
e
r
）一一この人は

第 2図では左のほうにさっき申しましたピメ

フラン久の H寺音十の十支師だそうでございますがマスという名が書いてございます，右のほうー ーその人が今度はこんな現象を見出しておはアンチモンo こんな風につないでおいたとります。それは，二種類の金属の針金，例えいたしまして， ピ久マニえからアンチモンの向ばここにピス ‑v.
7‑ （蒼鉛 Bi）という金属の針

きに電流を流してやります。そうしますと ，金があり ， またアンチエE ン（Sb）という金属の

このつぎ自の所で 度が下ってくる。それか針金がありますが， これをつなぎまして，こらもうすこし変えまして， ピニえ ' V ；えとアンチ

れに直流電流を流してやります。つまり直流モンとの間を銅の板でつないでおきますO そ

電源のバッアリ ーにつないでやりまして，電して電流を流してやりますと， このところが流を流してやります。そして例えば図のようJ令えて， このつぎ目のところが製』くなる。こに流れる （
第 2図）ピニスマ久からアンチモンヘ

ういうことでございます O それで，その時に，電流が流れるとしますと，このつぎ自のとこ

このところで梨Lをどれ，位まわりからとるであろの温度が低くなってきて，他方のつぎ自の

ろうかということでごさV、ますが， それはい

n
i

6

電子冷~の製論と応 HJ

ろいろな人がいままで， たくさん勉強しておそれから熱電能の大きいような物質の組み合

Qカ ロ Yーの熱をま

わせをさがせばよい． こういうことになりまりまして，その結果は，わりからとると致しますと

Q＝α
A
B
IT
で，流す電流 Iに比例する（5アンペアよりす。しかし話はもう少し複雑でございます。
なぜ冷えるか． ということ
電子冷凍の
メカニズム

は ちょ っと申し上げておいた方がよいか と思いま す。

1
0 アン ペアの方が倍つめた くなる ）。それか

だいたいのことを申しますと ．電子がピ 7‑‑マらこの実験をやっ て おります時の平均の温スのような木古品の中で寸寺っている位置のエネ

度， それを絶対温度であらわしたものを Tとノレギーは割合に高いのでござ U、まして，仮りしますと T に比例します。例えばいま気泡に， こんなところにあるといたします （
第 3

が2
6
°
〜2
7
°くらいと思いますが，そうします

図）
。高さで，

位置のエネノレギーの多い少 f
J.

と絶対温度でいい表わしますと 300°位で、す。
更にここで α AB と書きましたのは，先程のア81

ンチ毛ンとピ 7‑‑‑vスとで熱電対を作ってみま
すと ， その時ポノレト メーターで電圧がでると申しま したが， でて くる電圧を 10あたりになおした時にどれ位の値になるかという ，熱電気の係数とよばれるもので、すO これは Aという物質と B という物質が何であるかによSbってちがうものですが， AB の組み合わせによる という意味で A と B とを書いたわけですO そうしますと ， こういうところで冷える

第 3l
h アンチモンとビスマスの中における鱈子の位置のエネルギー

ためには電流がたくさん流れた方がよい， そいを仮りに表わすといたします。それからア

れからそういうことをやるのに， どちらかとンチモン の中では電子の位置のエネルギーはいうと余り温度は低くない方がとくである。

割合に低いので、す。そうしますと電子を低い

1lt子 冷 凍 の 懇話rtと 応 用エネノV ギーの状態から ，高いエネノV ギーの状

すと ， いわば電子は仲間がいましてお互には態にもってゆくには，外から何か仕事をしてね合う ー
一一少し怪しげな言いかたになります

やらねばならないことになります。だから電が一一イ中聞がた くさんいますと ， いわば居心子をアンチモンからピスマスにもってゆくに

地が悪くなりまして，位置のエネノνギーの高は外からエネノレザーを与えてやる，もし外かい状態になります。それから ， そうでなしにらそれを与えてやらなければ， 自分自身のエもし電子と逆の符号をもっているもの，例え

ネノレギーを食ってゆくことになります。そこ

ば電子のぬけがらのようなものがあるといたで，電子が Sbか ら Biへと いうわけですか

しますと，やや安定な状態に近いことになり

ら，電流は， B
iから Sbへということになりますから， そこで位置のエネノレギーは低いこます。電子はマイナメの電荷をもっているかとになります。したがってこういうものが純らで、す O すなわち電流が B
iから Sbへ流れ粋である時と不純物を入れた時とでは，このるためには周りからエネノレギーをもらわなけ

位置のエネノV ギ ーの高さが違ってまいりまれt
まならない。そこで， そのエネノνギーは自すO 後で私どもがいろいろ不純物をわざ、と入分の格子振動一一結晶格子はある温度でいろれるというようなことを申しますが，それはいろに振動しているわけでございますが一一

要するにこういう位置のエネノV ギーの高さを

この振動のエネノレギーを使って電子が低い状

人為的に変えて都合のいいようにしてやろう

態から高い状態へゆく，そのために温度が下という気持が入っておるわけでござ、います。

ってゆくということになります。もう少しついでに申し上げておきますが， こんな様な，
位置のェネノレギ ーのちがいは，？昆度でもちろ

それで，電流は多く流れた
電子冷凍の邪魔をするもの

方がよい，温度は余り低くない，それから熱電気の係

ん遺って くるわけで、す。それから同じピス マ

数はなるべく大きいものをさがしてきた方がスといいましても ， もし何かのチャン久で，よい，

多少不純物が入っておりますと ， この位置のいうものに電流が流れたといたしますと，必エネノレギーは変わってまいりますO 例えば，

ずジュ ーノν熱がで、てきます O 電気抵抗があり電子を余計もっているような不純物でありまますから必ずジュ ーノν熱が現われてきます。

こういうことなのですが， 実際こう

8

電子冷凍の理論と応用

それから仮りに一方の温度が低くなって，他ば，一一 収 入 の 方 が 使 う 方 よ り 大 き け れ ば方の温度が低くないといたし ますと，その聞

一一若干冷たくなんところが，ペノV チエのに温度差がありますから，熱は高 い方から低熱よりも，ジ ューノν熱と熱伝導を加えたもの

い方へ流れるわけでございます。そうします

が大きければ， いくらそんなことをやってもと， つぎ目に着目いたしますと ， ジューノレ熱

冷えないということになります。そこで熱伝で出たのもここへやってくるし，伝導で伝わ導の熱とジ ュ− ；v熱の熱をペノν チェの熱と差る熱もここ へやって くる。それから ，他方で引きしたものカEなにヵ＝しかあるとしまして，

はぺノV チエの効果で冷えるということになり

これを Q としますと ，それが，ちょうどここますから ， ペノV チェの熱が仮りにかせざ手だのところでバランメしている。もしこのぺ JV

といたしますと ， かせぎ手がひとりで，ここチエの熱ー ーマイナニスのものがうんと働いてに金を浪費するものがいろいろでてくるわけ

おれば，まわりからここに向って熱が流れてで、す。熱を外からもってくる，くる。熱が入ってくることになりますから，もってくる方を浪費とは変な話かもしれませんが温める方

付近が冷えるということになります。それでの役目をするものが，熱伝導によるものと ，

後は簡単な許算でありまして，
例えば，
熱伝導

−熱によるものがあります。
ただジ ュ−熱によヲて出てきたものが全部
それからジュJV

JVであるなら A という物質の熱伝導度九，切口の面積 SA，それから温度 差 T
1‑T2
，それか

ここに来るかどうかは判りませんので，そのら長さんがと、れ位あるか，で決まります o B

うちの一部分がここにやってくる， という考の方についても同様で、す。それからジュえ方をいたします。 それで，あと簡単な計算

熱の方は電 流の 2乗に比例して，あとは抵抗をするわけですが， その計算の結果， 出たジ

をかければいいわけですから，電気伝導度を

ューノレ熱の半分がここへや ってくるのだといσという文字 であらわしますと，入って くる

うことがわかっておりますo それで今度は こ

熱は式（ 1）のようになります。

−

JV

れがペノレチェの紫3といたし ます。そうしま すとこれがかせぎ手 で，これとこれが浪費者，
かせぎ高から浪費を差し i:
JI
いた残りがあれ

ア ＿r
̲
T
,‑T?
(
1) Ql
二九一「よSA＋ゐー
」
アーLSB
•A

•B

9

電子冷凍の潔愉と応用

/
2( l

Z
R¥

企

+ zta~~・＋五むj

A という方の物質のところで出る熱， B の
物質 で出る熱の両方合わせますとこんな風になります。それからぺノV チェの熱は，先程申しましたように， この場合こちらはマイナメにして使おう ， つまり冷えるようにしようというのだからすイナ久ですが，そういうものをそれぞれこの中に入れまして，勘定をするで， ｛瓦りに この絵のよ うに長さを同じに してみますと，この条件は SA/Snが 2つの物質の熱伝導度とか電気伝導度とかいったものの積の比をとり，それの平方根をつくったものになっていなければならないということになりますから，長さを仮りに等しくしてやりますと， この切 口の面積は，これらの物理的性質
によって寸法がきまってくることになりますOと式（2）のようになります。

(
2)

一番大きくなるということになりま す。そこ

‑ Q=Q1一α拙 IT2

速い方にはごらんになりに「効率」を最大にす るにはわれわれのねらっておるのは，

この Q を大くいかと思いますが， ここt
こ私どもが初期の時代にやき くすることなので、すO これが一番大きくなるためには，どんな条件を満足したらいいだ
ろうか というので簡単な計算をいたします o
そうしますとこういうものの間にひとつの条
件がでてまいりまして， その条件というのは式（めで表わされます。

(
3
) l
A
SB
f
l
B
SA＝予／σAAA／σBら
左辺は寸法できまる査ですが，右辺は A と第4図

いう物質の熱伝導度と電気伝導度の積を Bとりましたひとつのすンフ＇；vを持ってきておりいう物質の同じような量で割ったものの平方ます。長さを等しくいたしますと性質で太さ根， こう い う条件を満足してくれると Q がをかえなければいけないということになりま10

電子冷凍の理論と応用す。こんな ふうにいたしませんと ，ここの所りに， かけてやりました電圧を R としておへ出てくる熱を最大に利用することがうま く

きますが，ゅは R の函数としてその値が変まいりません。そこでいま仮りに熱伝導度とわってまいります。それでわれわれが仕事をか電気伝導度を測りまして，そういうもののする揚合には， こういう効率に相当するもの

勘定から切口の面積をかえて，こんなものにが一番大 きくなるようにしたい，という こと作ったといたします。そこで今度は，そういになりまして，これが一番大きくなるようにう Q という熱がえられたわけでありますが，というのでまた計算をいたします。そうしま

QとUづ熱を得るためには Iという電流，何すと，ちょっと複雑な形になってまいります

アンぺアかの電流を流しているわけで、す。こが， こういう条件の時にはゆというものはの両端に電圧を かけまして，何々アンペアと式（4）のような値になってまいります。

いう電流が流れるわけでございます。そうします とある電圧で電流を流してやりますから

T？〆
I
平f
f
l
‑T,

(
4） ゆmax‑.
,
一（ Ti‑T
2
）
〔1＋
〆IτF
〕

ここに何々ヲットとい う仕事をしてやるこ とになります。そこでそれだけの仕事をして，例えば始め T，という温度からスタ ー トいた

要するに資本をつぎこんでやって， その結果しまして，れという温度まで下ったといた

どれ位熱が得られたかということになりまししますと，それに〆I+?が入って来ます。

て，いわば，これはひとつのこういう系（sys‑

分母も同じような形にな り．ここで (
J（
シー

t
e
r
n
）の効率（e
f
f
i
c
i
e
n
c
y
）みたいなものになりタ）というのは計算の便宜上こんなものを書ます。仕事をしてやってどれ位熱が利用できいたのですが，その内容は， A という物質とたかということになりますから。その効率み

B という物質を組み合わせたと考えたときのたいなものを仮りに φ（ファイ）と書いてみま

熱電気の係数 αAB と熱伝導度で決まってきす。それはこの両端に電圧をかけて，電流をて，式（5）のように書けます。

流しますと，始めは温度差がないわけですが，温度差のない時にここにかけてやりました電圧によってその値が変わってまいります。か

＝
。

待＋
ん
ll'.ABτ

（
与L
̲
r
2

1
1

電子冷凍の現諭と応刷

こんなものを仮りに 0と書いておきますと ，ませんが， H の値は物質の性質できまってく効率の最大値は（4）式で与えられあことになる量でありますので， これから先もっと大きるので、す。

くてもかまわないので、す。 別にここで境があ
それでいま例えば T
1をるというものではありません。この式を見て常温から .7‑ター トして，

いただきますとすぐ、わかることですが，T
1と仮りに T2を常温から 5
0

T2が余り違わないといたしますと ， 分母に下った， あるいは 1
0°下った， ある U、は 1
5°

割合小さな査がλ ってくることになりますか

下ったとしますと， (4）の式で T，と T2がわら，ゅの値が大きくなります O ところカ九

かりますから 0とゆの関係、がわかることにな

い温度からずっと低い温度まで下げて欲しい

りますo それを図にしましたものが第 5図でというようなことになりますと ， この備が大シ ー タ の値はなるべく大きく

守舎・

I
i
苛

きくなってまいりますから全体として勘定しT,‑7;=5deg5T.=300・
K
守弘
・−
4
<
1
>

ζJ
C

をとってみましょう 0 8のイ直で 0.
6 というと0<1>

ころをとって考えてみますと ， T
1 を常？昆

2

0

3
0
0
°
K とU、たしまして， 5。位温度が下れば

.
.
<
1
>
0

t
コ

ます。 したがって同じ物質を使いましても ，効率が大分違うのであります O 例えばこの辺

咽

巨3
a.

てみるとわかりますが， ゅの値が小さくなりいいのだということになりますと，

。

効率は

3
8
0% になります。ところが 100温度差が必

0
.
2 0
.
4 0.
6 0.
8
8

第 5図 効率に相当するものとH

シータ H との関係要だということになりますと， 1
7
0
% 位に落
ちますし，

2
0
。程？毘度を下げて欲しいということになりますと ， 60%位に下りますO 30。
ということになりますと ， 2
09杉 になりますそして横軸 tこ0 という 量が書いてありまし，40。下げてくれということですと ， ほと

ここでは 8の値は 1までしか書いてありんど 0% ということになりますO しT
こがって

︒

りす

ございまして，効率に相当するものを縦にと

12

電子冷凍の理 自
白と応用

温度差を余り懲ばると効率は落ちてきます。

して， お判 りにな りますよ うに 0の値が大きここで効率という言葉は，熱力学でいう効率

い方へいった方が得なわけでございます。まとはちがい まして， 局剖1
的に目をつけておりたこの式からみても 0の大 きい方がいいのだ

ますので， 見かけ上 100% という大きい効ということが判ります。それでもういっペん

率が君主いてありますが， これはふつうの冷蔵

0 とい うのはイ可だろ うかと いう ことをみま す

庫なんか と金〈閉じでごぎいます。例えば，と，結局，熱電能が大きい方が得だ， それかご承知の ようにふつうの圧縮機を使った冷蔵ら熱伝導度は小さい方が， 電気 伝導度は大き庫ある いは冷凍機のようなものであります

い方が得だというこ とになります。温度はそと，見かけ上の効率は水冷にいたしま す とのままにしておいて，したがって 0を， こう い300% 位になります。しかしそれは片側で発う取り扱いの時のひとつの目安にするわけで

熱 して部屋を温めているなどということとはすけれども ， θ というものを大ざ っぱに見当

おか まいなしに，冷蔵庫内だけに注目すれば，をつけますと ，温度のことはぬきに して， A

そういう見かけ上の効率がでてくる。そんなという物質 と B という物質は大抵の揚合に，に効率がいいか らと いうので，座敷の真中にそれ程性質が若し〈遺っていると いう ことは

冷蔵庫を置きまして， そしてふたをあけておないのでして， かなり｛以ておりま す。しかも

きま すと ， 部屋は決して冷えません。か えっ

いまのここ でお話しております極めて大ざ って温まります。というのは，熱力学的に全体ぱな許算では細かい ことはぬいてあるわけ で

のジ ；
：
，
.
.アムを考えますれば，必ず損失があ るす。例えば， こうい うとこ ろにお ける接触のわけですから効率は若干 1より小さくなる。

ために出てくる抵抗などは全然考えておりまですから 全体 としては決して冷えな いで， あ

せん し，それか ら温度差のあ るとき に， 電流がたたまるわけで・す。いまこの揚合でも，ここだ流れているのでトム メ ン (Thomson）効果 とけに 目を つけ ておりまして他方での発熱は一呼ばれ るものもでて くるはずですが， そうい

応 目をつぶっておりますので，一寸効率が数うものを一応度外視しております。だから極100% とい う寄妙な表現になりますが，い ま

めて大 ざっぱな近似です。 そういう 意味で，のよう な考え方をするからでございます。そこの物質の電気伝導度と熱伝導度との比は，

電子冷凍の理論と花、 1
1
1

1
3

かなりも う一 つの物質のそれに似ているといかなくても αMで、結構で す。ツピエトおよびう， やはり近似的な考え方をいたしますと ，

近頃各国とも ジピエト流の表現， Zという文

ここのと ころに書いでありますように

字を使いまして， Zがいくつだという ような

(
6) f
}
2
〜α2σ／え あるいは

；
〆

α
2

ことで，だいたい物質のよさといいますか，
こういうものに買すしてうまくゆきそうか，ゆ（電気抵抗率 ρ は電気伝導度 σ の逆数）をきそうでないかの目安にとっているようであ

一番簡単な場合には目安にすることができまります。いずれにしましでも 0の値が大きくす。しかし， これでは余り話が大ざヮぱすぎ

なれば，大変仕事がやりよくなるわけでござるからというので，例えばソピエ トあたりでいまして，私どもは一応。という文字で今日はこれと少 し遣いまして（7）式の話を終わりまで申し上げることにいたしま

(
7
)

（
庄
；
五r

ZAB=

す。そういう目的で何か一組の物質がえらばれたといたしますと ，θ は両方の物質の熱伝導度とか電気伝導度などで決−まってくる畳ですから， 。という機軸の査は決まって しまうをとりますO ここに 叫 − an と書きましたのわけで、す。

は，結局 A という物質と B という物質の熱電能の差，先程 αAB と書いたものと閉じものなのですが，考えと しまして，例えば銅とかところで， こういうものをどこまで低温にできるか使いまして非常にうまい実験をやったときに， どこま

白金を基準にしまして， これを仮りに Oとしで温度が下るだろうか， ということを考えてまして， これより高い熱電能をもっている物

みます。効率などは考えずに，一番低い温度

質 とこれより低い熱電能ぞもっている物質とはどこまでえられるだろうかということを考を組み合わせるわけで、す。そう しますとかりえてみます。それは，式からすぐ判ります。

に一方 を 仇 と し他 方 を 句 と し ま す と ， ぬ

一番低い温度になると，そこでは効率が Oに一αBでその違いが出る，それでこんな書き方なります。ちょっと変に聞こえるかも知れ まをしたわけで、す。これは何もこんなふうに書せんが， もし周囲からここへ若干の熱が入 っ14

電子冷凍の翠愉と応用てきたといたしますと，これは入ってこない

いろやっておりまして，私達の知りうるかぎ

時より温度は上ってしまうことになります。

り，だいたい θ：：0.
8というところで各国の仕ですから一番温度が低いということはまわり事が壁にぶつかっているようで、す O 従 い ま しから熱がスってこない，すなわち Q=Oの揚て，
こ のグラフ に嘗いてみますと，こんな風に会に相当します。したが ってゆ＝ 0ですから，な って（館 6図） 2次曲線のように上に曲 っ

簡単な関係、（8)てゆきますが，

(
8
)

Ti
fT2
＝〆行芋02)

先程申しました θ＝0.
8 とし

ますと ， ほ ぼ 6
5。位下る位のところでいま のところは止まっているのじ ゃないかと思いまで表わされることになります。やはり，こうす。しかし先程申しました ように， この先がいう装置を使って温度を下げる場合，どこま

原理的にないわけではないのでして， カープ

で温度が下るだろうかということは，私どもは立っているわけで、す。仮りに O〜 1の辺まも興味がありますし，お聞きになっている皆でまいりますと，話は大分面白くなってまいさんも多分興味をお持ちだと思うのですが，りまして，具体的な実用の道もも っ とでてく

これでみても，。の値が大きくなってくれま

ると思いますP

すと最初の温度と最後の温度の比が大きくな

100

るわけでありまして，大分冷えたということ
銅ーコン 久タンタても 0〜0.
6 でしょう。近頃あちこちでいろ

今ζ

た物質で、ありますが，これなんかでやりましu

なり昔から多くの研究者が興味をもって扱っ

a
q

7
‑
‑とアンチ モンの組み合わせと いう のは， かnUAUnてうまくゆきそうもない。それから， ピニス守︶

たしますと大分小さい方によヮてしまいまし

ε︵
ぱ lk

対して 40μV位になりますが，それで許算い

pb

ンのようなものですと， α は 1。 の 温 度 差に凶曲司・＝になるわけで・す。例えば，

T
,=30.
0
・
K

80

。

。

0
.
4 0
.
6 0
.
8 1
.
0

第6
図 温 度差の最大僚とH シータ H の関係、

αが大きくて，ん ρが小さいものがあれば，

15電子冷凍の :t':l 愉 と 応 対i

この値が大きくなるわけですが， ご承知のよ

れども熱は伝えない， そんなものを要求する

うにふつ うの金属の組み合わせでは，余り大というのはある意味でおかしいともいえる O

きな熱電気の係数はえられません。例えば，

例えば，これの両側に何かくっつけまして，酸化物の よう なものであれば，10の温度差に電流を流す O Aは温度が下がっていて Bは温対して数 100μ
V といったものもでてくるで度が下がっていない，あるいは，常温よ り高

しょうし， ときには 10に対し IV 近くのくなっているといたしますと ，熱は必ず Bか

電位髭のでてくるものもあります。しかし，らAt
こ流れてゆきますO そうすると A は

そう い う酸化物のようなものでありますと ，

冷たくなったとしてもじきに？昆まってしま

ご承知のように，電気抵抗が大変高くな ってう， そうするとこれは熱伝導ができるだけ悪しまいます。そうしますと折角 αが大きくない方がいいことになりますo そうしますと ，ったのですけれども ， ρ が大きくなってしま

どうしてもふつうの金属ではだめで、すoって，会体は余りよくない。それからふつうの金属でやりますと ，熱伝導のいいものは，

私が先程お自にかけました
半導体の登場

式をみちびいた許算という

電気伝導度がいいということになります。クのは実は，191
1年にもうすでに，

ィ ー デ マン・ フ ラ ン ツ （Wi
e
d
e
m
a
n
n
‑
Fr
a
n
z
)

る人が許算したものでござ います。私と、もはの法則というのがありまして，熱伝導度と電それを真似したり ， あるいはソビエトでは自気抵抗率をかけたものは，ふつうの金属では分のところで勘定したのだといって使っていだいたい一定の値をも っている。そうする

るだけの話でして，極めて冷静に申しますとと， われわれのねらっているような，えも小1
91
1年にち宇んと勘定はすんでいるわけで

さく ρ も小さいということは，ふつうの金属す。したがって原理的には 1
91
1年にことがでは無理な注文ということになります O え が終わっているにもかかわらず，いままでこう

小さければ必ず ρは大きくなる ， もっと常識いうものを使って成果が得られなかったと い

的に申しますと ，熱をよく伝えるものは，電

うのは，実はその当時は半導体というものの気もよく伝えると い うことになります。そう

考え方といいますか， そういうものがありまいうことになりまして，電気はよく伝えるけ

せんで， 半導体の考え方は， 1
9
3
0年ごろか

ドイツのあ

1
6
らでたもので，電子冷凍の理論と応用

しかもこれが γ リコンとかグすることカZできるようになりました。

ノνマニラムとかの半導体の研究に伴なって，いろいろどういう風にすればいいかというこ

それでは現在どういう半導探索の方針

体がいいかというこ とですとが判ってまいりましたので， ここで始めてが，これは半導体をめくらさがしにさがすとこういうものを使ヮてもう一度昔やってうまいうことではないのでして， ある程度さがし

くゆかなかヮた実験をくり返してみようと い方がございます。そのさがし方はあとで幻燈

うようなことになってきたわけであります。

でもお自にかけますが，だいたいの話はとに

拡と、もも先程司会をいたしました石井さんとかく熱伝導度の悪いものがいいんだ というこ

学校を出まして同じ先生の下で， 3〜4年一緒とです。ところで半導体の熱伝導度というもにおったわけで すO その時，花どもの先生ののは，原子量が増してまいりますと ， ずっと

木下先生という方は大変思いつきのいい方で小さくなってまいります。それで，まず第一ありまして， こういうもので祖度が下がるはに考えられますことは，なるべく重い物質をずだが， というので銅とコンメタンタンで実使う方がいいのだということがひとつの大き験をされたことがあります。そして，その時な方針として出てきます。ぞれから，その次には， 10下がるか下がらないかで，いわば見に，今日は余り細かいことは申しませんけれ

込み縛ということで， その後やらなかったわ

ども，

けでございますけれど，花どもも不勉強でごが，いろいろの金属にありますが， そういうざいまして， 1
91
1年にそういう勘定があったものが割合低い物質の方がとくだということのならば， そこまでよく調べてもうちょっともできますO デバイの特性温度というのが実勉強すれば，あるいは，

もう少しなんとかな

はそういう物質の弾性係数に関係があるものったのかも知れません。いまから 3
0年程前

で，弾性係数の大きいものは，デバイの特性に一度手がけてうまくゆかなかったというの温度が一般に高くなっておりますO したがっで放り出してあった。それを近頃になって，て，デバイの特性温度が低い方がいいという

やっと半導体という考えがでてきて，始めてのは，弾性係数が小さいのがいいということ

そういうつむじ曲りのものを，ある程度利用でありま して， もうちょっとわかりよく申し

テ バイ（ Debye）の特性温度という量

17

電子冷凍の理論と応用

ます と，手ではじいた時に，ピーン という澄ますが，そ んなものの方がとく だ という ことんだ音のしない物質，要するに鈍 とい うのでも出てまいりますo
そうしますと ， いろいろな電い元紫や合 金

きま すと， 原 子 量 が 大 き し そ う し て 割 合 にが考えら れるわけであります。つまりいろい

弾性係数が小さいという物質が具 体的になりろな金属にいろい不なものを混ぜるわけでごi9.
5x10‑e

‑15

× 10

-~

︑
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︐

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1
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× 10- • I

＋ 一一

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0
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0
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,Mnl
〜2

2

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一
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1ezp．7 8 7 8 0 8 5 9
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一 山m 一 × × ×︐
××××

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・l ！ ・
一一ρ
−一

しょうか， 鉛みたいなものを想像 していただ

‑200
+1
7
5
+3
0
5
‑7
7
+3
3
+220
3
0.
0
1
7
0
1
8
0
〜210

1
8

電子冷凍の理論と応 用

ざいます。例えば，鉛はご承知のように突然しますと 3っとも合格しそうだ．
というものはには方鉛鉱という硫化物として出てきます。

衰の下の方のものということになります。

ところが，硫黄， セレン， アノレノレは周期律の同じ属で化学的性質は似ていますが鉛の硫化それでアノレノν という物質
テルルの産地
一一ー手稲山が，自をつけられてくる物

物よりはセレン化物の方が重くてとくだとい

質になります。ア JVJVということになりまして， こんなものがある程度

うのは，いま申しましたように硫黄，セレン，

マークされることになります O

アJVJVと並んでいるのでありまして，化学的

そんなようなことで，いろいろマークした

性質は，硫黄や，セレンに似ております。ち

物質をここに害き上げてございますが（第 1ょ勺とめずらしい，あまりいままで利用され

表−），イ ンジクムとアンチモン，亜鉛とア ンチなかった元素の一つでございます。しかし，

それカドミクムとアンチモン，ぞれからこ

札幌の皆さんは，よく知っておられなければの 2つだけあとまわしにして B
i
,
T
e
3
，鉛にア

いけないので、す。といいますのは，札幌の郊

ノレノv, それからここに， U
.S
.
S
.
R
. と書いて外にあります手稲の山と言いますのは， 日本

ありますのは，ソ連で性質だけ発表しまして，

で一番ア JVJVをたくさん出す山で、す O 一番よ

何であるか物質について何も言っていないもい，〆ーセンアークの高い，富んだ鉱石を出ので、す。いずれ，この問題には後でふれます

します。私も昨日，三菱金属の方にご案内をが， いずれにしましても熱電気 の係数，それねが って， 手稲の山を見てまいりました。そから電気抵抗率がとってあります。それで，

こでとりました石，あるいは，昔とって，非電気抵抗率の値がなろベ〈小さくて， 熱伝 導

常に立派だったというような標本などを，見度もなるべく小さいものにする。こういうこせていただきました。

とになヮてまいりますと ， この表でおわかり

7 ノレノν が結びついた，いわゆるアノ•VJV化金ののように，熱伝導度が大きくて話にならぬも形でずい分たくさん出たんだそうでございまのや，電気抵抗率にいたしま しても大きく てす。私は，この Teというのは，手稲の ア

まずいと言うものがでてきます。それから，だと冗談を言ってまいったんですけど，だいαは大きくなくては始まりませんから ， そう

たい日本で産出するものの何 1
0ノマーセント，

手稲の山には，

金と

拘留巴l

1
9

電子冷凍の理論と応用

30
9
6位は，手稲からでるんではないかと思いやりますとこちらは逆に小 さくなる，とい うます。それから，洞爺湖のわきの伊達とい う

ようなこともできます。だいたい αを落さなところですが， あの辺にも若干アノレノV を含ん

いで， ρ を落すということが願わしいことにでいる山が， あるんだそうで、す。他には，伊なる。ところが，残念なことに偽 ρの聞には豆の蓮台寺の金山あ た りにも出るそうです。

ちゃんと，それぞれ関係があって，例えばこだいたい，金銀と一緒になって出てきたり，

こに図を番きましたが（第 7図）， だいたい熱あるいは，手稲の山にあります手稲石という300

ような硫酸銅の中に硫黄の代わりに， この −；：at300・
Kが入っているという形などがあります。

JV J V250とにかし札幌の皆さんには，アノV J Vは縁のうすいものではないわけで・
すO
それで． こういう物質と必要な妥協をできるだけ上手にいうことになりますが，
しかし， そ れ だ け で は

制

'
‑2
0
0

〉

ミ
L
、
，
、
匂

1
50

まだまだ思うようにまいりません。そこでこ電気抵抗を落してやる。つまり ，半導体の一つの技術として，適当な不純物を少し，適量nUnUて，それから，不純物を入れることによって，Auの α という値はできるだけ大きくしておい

2

3×1o•

σ（n‑
'c
m→
）
第7
図 熱電気の熱電能 a と電気伝導度。との関係

入れてやりますと ， ある程度，抵抗を加減す

電気の熱電能は電気伝導度がよくなります

ることができますo それから不純物が少し位と，対数的にずっと落ちてまいります。です

入 りましても ，』はあまり関係しませんので，から ， こちらをよくすれば，あちらが立たず場合によりますと 上手な入れ方をしますとこ

進退きわまるということになり ， どこかで，ちらもあまり変わらない， あるいは非常に多手を打たなければならない。それではどうい

く不純物を含みました合金のような形にしてうところで手を打っかということが問題にな

20電 子冷凍の理 愉と応用

りますが，その考え方のーっとして，こ んな

電の運び手の数が多 くなります と， 会体とし考え方があります。

てのん熱伝導度は大きくなるわけで、す。しこれは， Y連の研究者の考え方で，仮りに，かし半導体の揚合は，電子のうけ持つ部分が荷電を運ぶ物の数（n）を横軸にとりまして，

比較的に小さいので，その変り方はそんなに（
第 8図） こういうものがったき くなりますと ，

大きくならない。そ こで，全体の熱伝導は仮りに変わらない， コンスタン トであると考えてしまいますと ，先程も書きました dσ
／.
Jの

a•σ

ところで，えを＝ン；；，..タントとしてしま U、ますと ， これを除いて しまえますから ，積 dσを一番大きくするにはどこをとったら よいかということになります。そこで定性的な図を

一＋ n
第8
図

α，
o および α2q と n との関係

書きますと，第 8図のように αが下ヮて σが上っている。そこでその積を考えますと，こ電気伝導度はよくなります。それから熱電能

んな風にどこかに極大が出て， また こういうは このように悪くなりますが，α の 2乗に σ

風に下が っている。だいたいこの極大に相当をかけて，それから Jで割るというわけで、す Oするような量だけ，電気を運ぶもの一一電 子

ところがえの方は熱伝導は結晶格子のうけ持なり， または電子のぬけがら 一一ーがあれば，つ部分と電子のうけ持つ部分と両方ありましよろしいということになります。

て，いま，仮りに定性的に図をかきましたが，これはある程度の見当で、す。それで， こん

だいたい格子による方はこういう荷電の運びな風に見当をつけてまいりますと第 1次近手の量によっては変わりません。だいたいコ

似，つ まり大さやっぱな計算をいたし ますと ，ン久 タントである。それに荷電を運ぶもののだいたい αの値として，熱電能の値として 1

査で変わっていくというものは，電子のうけ度の温度差にたいして 1
70マ イ ク ロポノV ト位持つ部分で，

このように直線的に増えていの n値が，ちょ うど 1
0
9
1
/
c
m
3位なものに相当る。従って，全体としては，この n という荷するということになります o しかし，そうい電子冷凍の京総と応用

2
1

う大ざっぱな許算で・は先程申しましたように

それから lV の電位差を 1cm のあいだに熱伝導度は変わらないという仮定をしておりかけてやった時にそういう電子がどの位速くますo そこで熱伝導度は変わるのだというこ

動いて行くか， 一一 これを仮りに μ としてとを考えに入れまして， もうちょっと近似をおきます一ーに比例します。この η を人の数

進める，つまりもう少し精密な計算をいたしにたとえ， この μ を歩く速さにたとえます

ますと ，l。の温度差に対して 2
0
0マイク uポと， n と μ のはいった積は，ノレト位の熱電能を持っとすればい l、ことにな

た交通量みたいなものになります。電気伝導

ります。それで標準にとりました銅なり白金

度はこんなものに比例するわけで、すO そこでなりに比較してプラスの 2
0
0位， またはマイ

数 nとか， あるいは， このような荷電の最に

ナスの 2
0
0イ
立
， つまり高いものとイ正いものをは一応目をつぶることにしますと， σ，電気伝組み合わせますと， 10の温度差に対して 400導度というものは，lV の電位差を 1cmのあマイクロポノV ト位になり ， 銅ーコンメタンタ

いだにかけた時に，どれくらい動くか，どれンのざっと 10倍位の熱電能が得られるといくらいの速度で動くかという動 き易さに比例うことになります。

すると見てよろしい。そこで動き易さを熱伝

再び探索の方針について

ゲ ー トで測っ

それからさきほどは話があ導度で割 ったもの，こういうものを考えてみ

まりこみいってもと思ってますと，これはいわばいまの仕事の「よさ」を少しはしよりましたので，判定する 一 つの資料になるわけで、す。そこでちょっと補足をいたします。たびたび言 ってこういうものを，いろいろと許算してみます

おりますように，電気伝導度がよくて熱伝導と，こまかいことはありますけれど目をつぶ

度が悪いものがほしいわけですが，電気伝導って勘定してみますと ， だいたいあるコン久

度はご承知のように電気を運んで行くものがタン トにそういう物質の密度 dをかけてそれ多ければ多いほどよいにきまっております。

をそういう物質の比熱と，その物質の中におその数を n としますo それから一つのそう

ける音速一一縦波の速度 uとの和で、わったもいう電気を持ったものが，との位の電気量をのになります。ところがご承知のように一般持っているか，例えば電子なら電子の電荷 e.

に比熱と原子量 A の積は， だいたい一定で22

電子冷凍の奴論と応用あるという法則がありますので， これに積がに仮定が入っておりますので， これだけで、何一定だ ということをいれますと ，式（9）のよもかも割り切れるものではご 5、いません。そうなことになります。

れからまたわれわれが手に入れる物質という(9)

μ／えC/.) dA/v

ものがそんなに純度のよい物質が得られるわけではありませんから ，例えば電気のにない

それから ， これも常識的におわかりと思いま

手の教がいくらなどと申しましても始めからすが，密度というものは原予量が憎しますと多少の不純物を含んでいるもので；；，..タ ー トい

大きくなりますO それから音速は原子量が惜たしますから ，いま申し上げたようなことがしますと小さくなります。そうしますと ， とらはあくまで一つの大きな方針でございましにかくこの量は原子量が大き くなれば会体とて， あとは経験的によいものを探しだしていして大きくなります。そこで，だいたいこうしあるいは，経験から得たカンを働かせていう電子の動き易さと ，熱伝導度の比といっ

それではこんなものではどうだろうかといったようなものは，原子量の何乗かに比例する。

たようなことをやっていくほか仕方がないだ

1.
5乗か， 2.
3乗か知りませんがとにかく何乗

ろうと思います O そこで，どれくらい温度がかに比例する。すなわち A が大きくなれば下がったかというようなことを次にお話いた

μ/
2 が大きくなるというようなものでありまします。

して，先程ちょっと熱伝導度は，原子査が大きくなると小さくなってぐ、あいがよいと申し

これは私のところで昨年のどんな成果がいままでに得ましたが， こんなょっな見地から申しましても，A が大きいということが望ましくなりまられたか

5 月頃ゃった実験の結果なのですが，真空の中に入れまして，すなわち，先程書して， できるだけ重いもので、何んとかうまい

きました効率ゼロ ，一番低い温度はどこまでものはないかと探すというのが一 つの大きな行くか， という条件でやったもので、す O それ方針になってきております。

で縦軸に温度が 2
0何度から二スタートしてど

しかし，いままでお話してきたのは極めてこまで下がったか，横怖にはそ れに流します

大ざ、っぱな計算でありまして， いたるところ

電流がとってございます。だいたいこの1
呈度

2
3

電子冷凍の現輸と応用

アンペアより電流を増してみますと，今度は20

ジューノV 熱の方が勝ってきて， かえって温度差は減ってまいりますO こんな風に温度は上り始めます。したがってこれ以上 やっても意味ありませんからこの辺で実験をやめており

nU

山
0・
︶
悩岡

1
0

Col
dj
u
n
c
ti
o
n

ますo こ人な工合にどれ位電流を流したらよ
いか実験的に定めていくわけで すO 例えばあ

‑10
5

I
O

I
5

20

とでお自にかけますが， 今 日持ってきている

電流（アンペア）

ものは，だいたい 3
6〜 7 アン ペア位流してや

9図りますと一番低い混度になるようなものであ

第の末さ，これとこれとのあいだ位の末さだっ

りますし，これなんかでありますと（9ペー ジ

たと思いますが，だいたい 10mm位の直径で写真のもの，初期のもので，あまりよくない）

長さが 10mm位，ないし 12mm位の物質に

30 アンペア位流しますと，おそらく一番低

ついて行なった実験で，
例えば 1
0アン ペア流

い温度になるだろうと思います。

してやりますと， 20度から Jスタ ー トしてマ イ

そこでいままでそういう風にどれ位温度がナ ：？， の何度位，それから 2
0アン ペア流してや下がったろうかということでござりますとマイナ久の 2
7度位， 50 アンペア流

例えば 1
95
1年にホヲイト（White）という人してやりますとマイナスの 2
8度位，だいたの ρ ッチングの合金というものがどぎいま

いこれで 2
0度から出発して −28度位ですか

すO これは融点の低い合金でございまして，ら，48度 位下 がったことになります。この黒ピメマスが 91タ
五. アンチモン 990 というもい線で書：きましたのが笑験したところです。

のが一つ， それから ， ピ ／
＇‑v／
＇
が 9
5
形で錫

というわけで， われわれはあのような計況

が 5
96， こういった固溶体をつくりましたもは非常に原始的な簡単な計算でありますけれの， こんなものを使いまして益気中で，実 験ど， だいたい見当をつけるには， あれで十分しまして，だ， とそんな風に思っています。

さらに 5
0

いますが，

しかも常温でやりまして， 10皮

位下がった。これは，ホヲイト という人が半

2
4

1
f
t子 冷 凍 の 現 総 と 応 用導体であることを知って行なったのか，知らないで行なったのか判りませんが，少なくとも半導体を使った最初の実験だという意味
で， このような仕事の上では歴史的な仕事だといってよろしいと思います。

〈

それから 5
4年に， イ ギ 97‑‑のゴ ーノレドシ
ュミット（G
0
J
d
s
m
i
d
）という学者がピスマ久の単結晶と先程からいっております Bi?
Te3という物質， これのわりあい純度のよいもので作って実験をやりまして，常温からスタート

第10図

ゴールドシュミット
の試作したものして 2
6度ほど下っております。この仕事 もには， 10
0度下げたとかいうことが書いてあかなり反響を呼びまして，私どももこの仕事ります。一応いまここで真空で 60度と書いを見て，昔同じようなことをやっていましたておきますが， こういうような数字が，そのだけに刺激となったわけで、す。は っきり申し

まますぐにいつでもこのように温度が下がる

ますと，この仕事をまねしたといった方がものかというと，そうはいえない事情がありま

っと正確かも知れません。その後，同じゴ−す。なぜかと申しますと，実は私どもがやり

ドシュミットが翌年に実きさの中で一一一ここ

始めてわかったことですが，例えば，こんなまでは真空中の中では行なっていないのです

図で（第 11図）横軸には高い方の，要するにが一一真空の中で行ないまして常温から 4
0

スタートする時の温度が書いてあります。そ度位下げました（第 10図）。

して縦軸には低い方と高い方と平均の温度をY

それからこういう仕事はジ連で大変発達しとってグラフが書いてあります。

したがっソ連ではずい分瓶度を下げたて，ここに書いてあります高い方の温度といということをさかんにいっております0 {9"~ え

うのは真四角な方眼祇に書けば 4
5° の線にばある書物にのっている論文を見ますと， 60なります。そして実験をします。例えば 20

度下げたとか 70皮下げたとか， あるいは時度からスタートいたしましてどこまで冷えるておりまして，

nunυ

︒
︒

2
5

電子冷凍の理論と応用

P

︒ aUu

ったのだ と嘗いてありませんので， どの温度ii
iい方の温度の範囲で物をいっているのかわかりませんの︽で， どの程度の性能になっ てい るのかわか ら喝nuというようなかなり細かい表現を Y迎以外 のv nunvAUnvnv n
内
正

0
↑
・・︒

。

ない。近頃ではおのおの平均の温度はどの位

国の人たちはしておりますが， ソ速には割合

ε
a

2
0

あるいは何度からスタ ート して何度にな った

ι

内〆

AU司

で・進んでいるか．進んでいることは確かでありますけど， われわれよりず っと進んでいる

h

︑

同国司蜘

pbaopoaq

そうい う細かい記載がありま せんのでど こまのやら似たよ うなものやら ， その辺がち ょっとわかりかねるわけです。

。

つぎに， アメリカのホワ ーノ
レ
ブ

‑2
0 0 2
0 4
0 6
0 80
Temp
.o
fh
o
tj
u
n
c
ti
on

− とい うJV

RC
A 系統の会社にいる人から花宛に来た手

第1
1図 真空中で得られた低い方の温度（
上図）およ
び温度差（
下図）の
， i
1
iい方の温度との関係

紙をご披露しまし ょう。その内容は非常に正。位まで下がかと い う実験 をしますと ， ‑35

3
0
0
。から ：
？
− タートして 59.
9°下げたというの。から ：？
− ター トいたしますとります。 また Oでありまして， この実験を行なったのは今年

‑46
。
イ
立です
。 結局， こう い う直線 と下の低の 2月 98だそうで す。まだ雑誌にはど こにい方の温度の直線は平行でないのでありましも発表されていませんが， まちがいのない数て， この温度範囲では右へ行くほど， つまり字だと思います。

確 に表現してあります。

すなわち絶対温度

温度が高いほど拡がっているわけで、す。 した

たまたま不4どものところで 1月にf
fない まがってこのような数字が 60° とか 40° とか。
C から ‑3
1°
C位までで，
した実験は +30

哲 いてあ ります P，始めの温度は何度である

このように書きま すと 59と 61と申しま す とか， あるいはこの笑験の平均温度は何度であ

61の方がよく見えます。しかし 2つを比べ ま26

電子冷凍の理論と応用

すと，このグラフから見ましてまったく同じだというところで大して面白くありませんの位なので すO 絶対？昆度の 300。から スタート

で， もう 5〜6度下 がったらば，先に立ってするのと ＋3
0。
C からスタ ート するというの言おうかと恩ヲたんですけれど， まだ このとで， われわれの方が少し数字が大きく出そうころで 6
1が 63位になったところで大しただということになりますね O そこで61と60とこと はありませんのでまだ黙っており ます。

1度異なっておりますが，これ位の差はどっ

しかしこういう ものはいずれも真空にしまし

ちがどうと言えないのでありまして，だいたて，タ十から索5ができるだけ入ってこないよう

いこの辺では似たりょったりだと思い ます Oにしてやった実験でございます。真空にした

それからイ也ではどうか，相リえ t
ゴオラン夕、 のって幅射で熱が入ってくるわけでありますか

フ ィリッフ・
3えあたりでもかなり熱心にやってら， もしこれを防ごうとしましたら， まわりおります。またアメリカのヲェスチングρ ヲ

を冷 7
賊号か何かでじ ゃん じゃん冷して，まわスでは，もうちょっと少ないようであります。

りから幅射で熱が入ってこないようにする。

それからオランダ のは今年の 2月にフィリッ

そうすれば，これはもうすこしかせげると思プ久のある研究所の技師長の方がきまして幸います。ですからいろいろと数字を表わす時

いお目にかか ってこ の問題をいろいろ話し合の表現の仕方と言いますか，実験事実にまちう機会がありましたので聞きましたところが，がいなくても，それぞれ弁護士的な表現もでだいたい常温から 55。位は下げられる。だいきますし，検事的な衰・現もできますし， あるたい｛以たりょっ たりの とこ ろにきているよういは中正な判事的な表現もできるわけ でありでありまして，だいたい常温から 5
0°
〜6
0
。位

まして， 一応この辺のところはまわりを特にというのがいまのと ころの値であります。

冷すとか，何とかいいませんで行 なって見る。

それが先程申しま ンた Oで申しますと， 0.
8まわりを 7
令したらどれ位：よ くなるだろうといのちょっと手前 0.
7…・・・， 私どものところでうこともぼちぼちわれわれのところで行なっは 0.
78位であります O 実はもう少しよくなておりますが，と に か し こ の と ころでー，二って おります。現在ではもう少しいっており度を争うということではな くて，圧倒的によますが， このところでzoゃ 30 がせいぜい

くなる ， ということはまずありません。

2
7

電子冷凍の理論と応用

さて，こ ういう効率ゼロのものは単なる付ら何やら申し上げることにいたします O

録でありま して，実際にわれわれがこういうものを使って何 か仕事をしようといたします

何と申しましても熱を利多段式にすると用しようとしますとなかと，真空の中で行なうわけではありません。

なか難しい，特に何段か多段式に次々と重ねたいてい空気の中で， あるいは風の吹いていまして低い温度を得ようとすることは頭の中ると ころで仕事をする。そうしますとこれがでは一応想像できる，また実験もしておりま

ずっと下まわ って くる。経験的に申しますと ．

すが，例えば順々に霊ねまして一番上がうん

われわれのところで得ました経験では真空でと低くなって， それより下が 30。位高い， そ常温から 60°位でありますと ，ふつうの大気のれよりその下が 30°位高い， こういうことを中に出した揚合 40°位の温度差が得られる。

行なえば， 2段にすれば上と下では 60°の差あるいはこれよりちょっと下まわるかも知れが得られる ；あるいはもう l殴もってくればません O 時には， もうちょっと上回るかも知gooの差が得られそうに考えられますが， 実れません。だいたい大ざっぱに見当をつける

際にそうしようといたしますと，なかなか難には 2/3位ととってよいのではないかと思いしい問題が出てまいります。

ます。こんな風に思っております。しかしそ得られる ｜
汲熱よりは高温側で出る発熱の方がれに風を吹かせますともっと下がってしまい多いからで す。なぜかと申しますと低？毘側でます。しかし風を吹かせて温度差を小さくいはぺノν チェのような可逆な熱から非可逆な熱たしますと先程お自にかけたように効率の方を引き算したものが利用される。高温側では
・
＃
リ

第 1
2凶

﹄目︑︑

を少しお自にかけます。そして応用の問題や

4メ

度っきてまいりましたので， これからは幻燈

魯笈利

図表についてお話し申し上げることもある程

電の時間もまいりましたようでございますし，

用のも ，一つの考え方になります。それで予定

︷
疋υ
u
u
d
削
m f

いう目的でありますと ，風を吹かせるという度
退は上ってまいりますから，何か熱をとろうとそれはここで2
8

ヨ

電子冷凍の理論と応 用

相

ペノレチエ効果の可逆な熱と非可逆の熱とが加なしに 52 アンペア流してやりますと，ある

わって，どうしても吸熱よりは発熱の方が勝

時間，20秒位とか， あるいは 1
5秒位とかたつわけで，それでなければ熱力学はうそにな

ちますと，かえって温度が下がりまして（第るわけで、すね。 このシスアム会体として効率

13図）， それから 後は熱がだんだん伝わってが lよ り大きくなるか，あるいは いこな n て
冷却

しまいますから，こちらが上回るのは当然であります。そうしますと閉じものを重 ねたのでは，この下のここは決して最初の温度よりなります。したがって多段式にするためには上に小さいものを乗せて下に大きいのを置し し た が っ て 3段f
こでもしようとするのでありましたらどラミッドのように，大きなも制︐﹄干制円︑制珂⁝ shk J d国︸

低くなりません O むしろ始めの温度より高〈+5amp.

のの上に小さなものを乗せて， さらにその上にもっと 小 さいものを乗せるというように，
少し表現が誇張かも知れませんが， そんなことを行ないませんといけません（第 12図）。
それからこれは実用的にはあまり意味のな
いものかも知れませんが，先程ある電流のと

3
第

1
3図

ころで最大の温度養を得られてそれ以上になくるものですから，温度差はな くなってしまるとジ ューノレ熱が勝って温度差 は減ってしま

いまして，これの場合ですと，三十何度になう，かえってあたたまるのだと申しましたが，ってしまいます。すなわち，わざと適当な電例えばこれは 40 アンペア流しておいてやり流よりよけいな電流を流してやることで，瞬ますと 46°…
−−−という温度差が得られる。そ間的に，ある程度温度を下げることができる

ういうものにわざと，例えば 40 アンペアでということをお自にかけたのであります。使

2
9

電子冷 C
l
！の迎曲面と応用い方によってはこんな様な使い方をすることもあり符ー
るわけでございまして，例えば断熱消磁という ，強い磁場の中に λれておきまして急に磁場を切って低い温度をつくる，と い
う絶対 O度付近の時に行われる方法がありますが，その効率をこ のあいだ，ちょっとあたってみたところ， 20k
W 時使いまして 1/
5カ
ロリー位の熱量を得ている。効率に直しますと10‑sで，まあ何千万分の lだか何倍；分の 1

第1
4図 多段式にしたものの写真だかわかりませんが，そ の位の効率の悪いもた 1
0佑・にするとか， そんなことをしないとのでありますけれど，学問的に意味あるもの

下がりません。しかし現在われわれのところだということになりますと，あえてそのようでちょうど 42 ほど組み合わせたありあわせ

な不経済なことも行なうわけで、す。実際的応のものがあるのですが， 42の上に一 つ乗せま用に意味はないのですけれど，物理屋が揚合して~｝＜（中でここが＋ 35° で，によったら，こんなことをやって見たいといという 90。位の差を 2段にして，重ねており

うことがあるかも知れませんので， ち ょっとます。これももう少しコンノマグトにして，いこんな ことを述べ、たわけで、すコ

ろいろ実験をされる方の便宜を得られるようカ久ケ ー ドにした時の写真をお見せします

ここが −55°に工夫して見たいと思っていますo

が（第 1
4図
），
実際おやりになる時には経験的

とにかく熱量を利用しようとしますと ，いに申しますと発熱が大きくて下の方が負けてろいろ難しいことがありますが，例えば熱量；

なかなか冷えてきません。ソ連の経験ですとをそれほと 多〈利用しないでとにか〈温度が一帯上を lとして， その下は 4にしておく，

下がってくれればいいということですと ，仕またその下は 18位にしておくといっており事が楽なので， これはジ連で試作しました露

ますが， われわれの経験で は 11，
こ対して 10点湿度計です（第 15図）。露が結ぶ温度から位にするとか 8位にする ， その下はそれのま

湿度を判定しようというものでございまし30

電 子 冷 ，JI!の .
nrr総 と 応 用が熱くなりますから ， ここ にフ ィンを生やし
まして放熱をします。
それで とにか く，小 さな物
実用への道

を作 っていたのでは，なかはか実用的に利用できそ うもないので，一昨
年の 2月頃に，一つではおもしろ くないのでた くさんつけてみょっではな いかというこ とで先程お自にかけたこのやや大型のものを72
側連境的につなぎ，だいたい この長さが35cm
第15図

ソ速で試作した怨点湿度計て， 問題になってお ります熱電素子と申して仕，こちらが二十何 cmになります （第16図）。
しかし裏で発熱するわけで ございますから ，おりますものが，ここ に逆立ちといいますか足の方を上に向けてついておりますO 下の商に長良メッキ カZしてありま して， ここ
から光が出まして光電管に入 る。その光電管に入 るうもの量で露が結んだか，結ばな いかを知ろ うと いう わけで−・r。それで片側

第 1
6図

3
1

電子冷淡の波諭と応用

mにこのようにひれをつけて， さ
かんに ／Jk
熱をさせ 60 ;
f
:
.
lども一昨
年 2月でご −：！＇いますから，まだ経験が浅 くてこれ 位ひれをつけたのでございますけれど，これ位のひれをつけたのでは， とてもお話になりませんので，これはいわば失敗の作をお目にかけたわけで す。
つぎに， これは昨年の 1
0 月頃作りましたものですが，今日実物を一つもってきておりますが，先程からおめにかけていますのを 42
第1
7図イ回シリ ーズにいたしました。 これを一 つコン〆クトなものにして見ます。だいたいの大きさがこれが15cm これが 7〜 8c
m イ立です。
これは電流を流しますと ，例えば，
反対側が熱くなって， こちら側が冷たくなります。
それで冷たくなりますと空気中の水分がくっつくものですか ら，
これは霜がくっついている。いまこの境のところだけはわかります
けれど，こん な風に霜がつきます。
＠第 18図

つぎに， これはそのようなもの

3
2~rt 子冷 1* の理由融と応刀l

そんなに冷してしまってはかえってわるいのだから， もっと電流を減らせなどということになりまして， とにかく 2
0分位で十何度も下がるという のはわかっております。あとはもう減らせばよいのであり まして，あ るいは数を減らすなり電流を減 らせば よいのですから，これはもうできたも同然だと言って， もうやめてしまいました。
第 19図

いままでお見せしましたのが，われわれのを利用して，写真の現像の時のバットを作っやったものの一部でありますが，これが 1954て見たもので、すO それは， カラーの写真など

年にアメ リカ の RCA で始めてっく りましの揚合，現像液の温度とか濃度とかいうものた冷蔵庫でございます。この指さしておりまl1は混度が上ってまずすここのところ に鉛筆をもっておりま して，は大変やかましくて，いが，そうかといって氷をたた きこめば濃度が下がってしまってまずいというわけで，これの温度を＝ントロ− してやら なければいiv

けない。そんなことから，作ってみたものです。これはメアンレニ乳製でございます。大きさは四つ切が楽にスれる大きさです。この某にいまお自にかけたような 42個のものがこことここに付いており ます。それに電流を流してやります。熱くなる方は暗室であ れば水がたくさんありますから水を流してやる，というわけで、す。そうしましたら 2
0分位で 26。
位のものが 1
1
。位に下がってしまいました。

第 2
0図

3
3

n
!子 冷 凍 の 恕 論 と だ ： J
羽

その先が先程からお自にかけておる素子の一

− .
I

o

了
C 『 』

つを指さしているのでありまして， これ会部
会勘定にいたしますと ， 2
0
0位その素子が使ってあるようでごさ、、いますO こういうものを
子4年に作りまして，RC
A では 5
4年度の輝

かしい成果の一つであると大変威張って世界中に誇ったものでありますが，実際には， こ
ういうものは作っただけでありまして，大して温度は下がっておりません O というのは，昨年の夏に RCA関係の技術者から自分のところでやっているのだが室協からどうしても26°しか下がらない。お前のところで割合う

まくいってるそうだけーれども，お前のところ
はどの位下っているのだというようなことを開いてまいりましたことを見ても ， これがあ
まりうまくいってないだろうということは，
まちがいないことだと思いますO

第 21図ったのですが， これもどの程度に冷えたかと同じように，5
4年に Y速で作りましたのがいうデ ータについてはあまりよく知られてお

これで， これは， このところにミソがありまりません。ただ，われわれが見ましでも熱絶す。この幻燈ではちょっとわかりにくいかも

縁に苦労している。ふつうの冷徹庫よりかなしれませんが， エレメントがこの内側についり厚めになっているということぐ、らいが， 一ておりまして， この辺に裏側の熱い部分が出つの特徴になっています。

ている。そこでここのところにひれがたくさんある o それでここで冷やす。

それから 1
9
5
6年になりまして， RCA は

片側の発熱

さらにこんなものを作り，これは小さな部屋

を， ここで故熱させる， こういうことを行な

でござ、いますが，この剖3
崖のこの壁に， いま34HY子 冷 凍 の 迎 論 と 応 照のエレ メント をたくさんならべまして，それに放熱のフィンをつけて， ここからここまで
が 4インチでありまして， 4イン チの四角いフィンがたくさんならんでいるわけで・す。そして電流を適当にしますと，このフィンが冷えますから，この部屋は涼しくなってきます。
ところで先程からお話しました原理で，電流を逆にしますと，これは瓶ためることができます。しかも発熱の方が股熱よりも効率がいいことになりますから，そうしますと， f
毘ためる方ではふつうのュクロム益事のヒーターよりはるかに有利だといえますので，これはー
稲のエア ・コンデ シ ョナーだ とい うので大分
得意になって ， こういう写真を世界中にばら

第 22図まきました。一昨年の 1
1月に RCA の方がいます。こんなものを， このようにっくりま

きまして帝悶ホアノレに業者を集めて， こうい

して， こちら側が冷える ， 足側があっくな り

う写真をばらまいたらしいので、す。

ますから哀を 7（｝で冷すようにして，ここにバz

つぎに，そういうもの会よそが作るならば，

イプ令つけまし て，＊を流してやる。そう しわれわれのところでは何かもう少し大きいもますと，空気中 の／主分がた ま っ て ポ タ ポ タのを作ってやろうではないか， ということにと， f
これますので，このところがぬれるといなったのが， 一昨年の立でござ います。一昨

けませんから雨どいを置いて＊を避けたとい年の互に，先程お目にかけました 7
2佃と申しう，大家無格好なものでありますo と に か しましたものを 4つまとめました。これは実物ある程度大きなものをこしらえてみなけれ

より少し大きく写っておりますo この方 向 がば，始まらないというわけで，こん なもの を

約 lmち ょっと，こちら側 I
J;'70cm位だと思作って見たわけで、すo電子冷 Uliの i
m論 と 応35m

位で、す。さかさまに， こう入っていきます。
あるいはこの中にミノV クをあけてしまってもよいのかも知れません。ここに円筒状に熱？莞
素子が列べ てありまして，内側が冷たくなって外側が熱くなる O したが って外側に，た く
さんフィンをつけている。このギザキ ずになっておりますのがフィンで l枚， 2枚， 3枚ー・… とずっとあるわけです。このフィンの金体の商棋は 9平 方フ ィー トと申しますから ， 1
尺角の板 4枚半位に相当するものが， ならべてあるということになります。
つぎに同じ時に，

クェ ；？−. チンクツ、ウスでホコス
アメ、 ・カー というものを作りましたが， こ
れは調理室で食事をこしらえて食堂に連んで行〈問にアイスクリームが幣けてしまった

第

2
3図

つぎに， そうこうするうちに外国でも妙なものを作り始めました。これは昨年クェメア
ィグJ 、クユで作ったもので、す。赤ちゃんのミ
ノレクの瓶を t/lためたり冷やしたりする，冷やすのがいいのか，惑し、のか知りませんけれど，
とにかくミノレク j
低を温ためたり冷やしたりす
るというものです。 ミノレク瓶の大きさがこれ

第 2
4図 （
a)

3
6

電 子冷 l
)
l
,
!の J
i
l
lf
命と応用

~

2
5図

第 2
4図 （
b)

そこに，いまのやつを入れ まして， フ7 ンをり， あるいは スー プがさめてしまってはまずつけて， ．
風をここから吹き出す。ちょうどこ

い というので，熱電素子を ここのところに仕れが， 屑口といいま すか，首す じ位の ところ掛けてあります O これで見ますと ， ピーノνがになりまして，λっているようでありますから，多分，下がめて翼中だけ開けておく。そうすれば， 1人

冷たくて上が熱い，そういうのだと思います。

だけ涼しさを亨楽できるというわけで、す。そこんなものを作りましても，売る意志は金然

れから ，片方はあ っくなるので，冷やすのは，ないのですが作って見せております。

ここに耳をつけまして，ここから走っておりl人で乗る時は， この両方閉

そこでわれわれも ， もう少し工夫して， とますと， 自然に風が入ってまいります O それ

いってはなんですけれど，作ってやれというから自動車は 6Vなり 12Vのバッアリーをので， こんなものを作りました。これは自動持っておりまして，大主底流を流すというよう車に乗ってる方が， どうせ金持の話ですけれなことは大して苦労になりませんので，こうど， 自動車が熱くってやり切れませんので，いうものは，値段とか売るとかいうことを会

夏に自動車を冷やしてやる。というので， ト

然度外視いたし ますと， 笑験としては割合に

ラ ン ク • JVー ムというのですか， うしろにゴ面白くいくも のであ ります。それで，こんなル フの道具な どをλれる場所があります。あものを作りましたけれども ，笑際にはあま りn約 と 応 用

37

冷えませんで外が 3
0〜3
2
.
°
3 ありますね。そで、す。

と、うせ令持：が使うのだと思いますか

うしますと，ら， あまり大きな物をここに入れてしまいま

電子冷仰のよれは黒塗りの自動車ですから， この中は 4
0° 位，止っておれば 4
5〜50°

すと ， ゴノレフの道具がλ らない， プ
ノνフの道

位で、す。走ってくれますと，外気とそう大し具 がλ らない自動車などというのは，金持にて変わら ない。そ こで，ここから 4
0 位冷え

とっては意味のない ことだといわれそうなのる風が出てきまして， 2
6°位ですね。少し位，で、ゴノレフの道具はあくまでλるように という首すじにあたれば涼しい， というよりは，まつもりで今度っくりました。

あ暑くないといった方が正確かもわかりませんが， こんなものをつくりました。

まあ， だいたいこんなところでござ、いまして， まだまだこの程度では，具体的に利 用す

それをもう少し引き出し口を大きく写しま

るところまでは行っておりませんので，世 界したのが，これでありますO うしろの四角な

各国とも市販の家庭用品というものは作 ってとこ ろがこれでございます。ここにフ ァンがおりません。しかしもっと科学研究用の道具で，急所だけ冷やせばよいというものであ り
ますと ， かなり具体的になりまして，実は花どももある電気メーカーからフォ ト・ トラ ン
ジスタ ーの雑音を減らす，熱電流を減らす意
味でフォ ト ・トランジ久タ ーを冷やしてほ しいというので，い まお 自にかけた〆ネノレを 2つほど使いまして， フォト ・ト ランジ二スタ ーを lイ困冷やすものを作！りました。そのメ ー カ

第 2
6図ーの方に渡しましたら ， それでだいたい よ さありまして， ここに熱電素子がしこんでありそうだから ， 自分の方の設計をそれに合わせまして， このファンで風を送りまして，そのて，イ
1:るとかいっておりましたので， まあ，

風が冷たくなって出てくる。この大きさ は，そういったような実験室的ないろいろな道具

1
4 インチのアレどをもう少し小型にした位に利用するということは， ぼちぼち考えられ38m子 冷 凍 の 理 由首 と 応 JHてきているのではないかと恩います O こちらを，割合、に勉強して見ましたが，現在のも ωの気象台の山岡さんのところでも湿度の測定をもう少レ性能をよくするといったようなこ

その他にご別用下さるというお話なので，今とは十分で きるのではないかと戚じておりま

後このようなものを山岡さんの ところで使 っす。幸か不幸か，競争相手がない ；冷蔵庫にていただこうかというような話 もしてまいり

しましても冷風器にしましても ， われわれ買ましたわけでございます。

いましても，性能がカタログ通りに出ている

まず，（・￡ちぽち， ごくわずかな熱量で，よかどうかということは，そうちょっと簡単に

ろしいというものが，先に利用されまして，は笑験できません O そこで， ある程度現在のそして，その次に出してくるものはおそらく冷議庫メーカーなんかは多少良い気持になっ効率から申しまして， ヒーターとか，クーラて安心していらっし宇るのではないかと思いー とかいったような温度差をあまり要求しなます。｛瓦りにこんなものができたとしますと

いもの，そして最後に出てくるものが家庭用

強敵現わるということになりますから，随分，の冷蔵庫であります。家庭用の冷蔵庫は，現

真剣にやられますと， もうちょっと能率も上

在の冷蔵庫が非常に優秀でございますから ，るでしょうし，よくなる。そうしますと，これそして値段が安いですから，あのようなもの

らはまた追い抜かれることになりますので，にすぐ末万打ちできるものを作れといったと

電子冷臓庫などは末の末と，そんな風に思っころでなかなか作れるものではございませております。大変長い時間，ご清聴下さいまん。それから紅 どもこんな仕事をしまして冷してありカEとうございました。

蔵庫だとか冷風器だとかいったようなもの

談話室

一一ノレ ス−ボ ーア 教 授記念学会の記有山兼孝,,
tーア教授が原子構造の量子論

クェ ー． スイ久各 5；イギリエス 4；オランダを提唱して近代物理学の基礎を築いたのは

3；ペノレザー． プラジノレ．フィンランド．イン

1
91
3年であり。

本年はその 50 周年に当る，
ド 日本，ポ ー ランド各 1），研究所所員が 26ので，これを記念する学会がこの 7月 8日か名，研究所客員が 42名（アメリヵ 1
1；ノノV

ら 1
3 日まで， 同教授の主宰していたコペン

ウェ− 4；イ ギ リ 人 ポ ー ランド各 3；フィ、ーグン大学理論物理学研究所で、聞かれた。

ンランド． インド． 日本，ソ連，スウ エデ ン，

この会合の i
許 画は昨夏つくられていたが， そユーゴ−：；，..ラピヤ各 2；アノν セ・ンチン． オー

の後 1
1月 1
S日
（こポーア敬授の急逝というストリ ー， プノレダリャ， チ z コメロバキヤ ，

思いもかけない痛恨事が起ヲたので，こんどカナダ， オランダ， ポノレトダノv，南アフリカ

は偉大な故人に賞讃と戚謝を捧げるという意

連合，味で， やはり初めの計画の通りに会合が開か

加者 1
5名（元研究所所員，客員等），許 1
34

れることになったのであった。

名となっていた。このうち結局不参加の人もニ − ）V Jぇ .

Jトノνコ各 1），その他のデンマ ーク人参前日コペン J 、ーゲンに着いて受取った出席

いくらかあった模様である。外国からの参加

者名簿によれば，国外からの参加者は 5
2名

者もすべて多かれ少なかれポーア敬授の積陶（アメリヵ 1
8；；；，、ウエデン 6;ドイツ， ノノν＊名古屋大学教授。仁科記念財団評議員。

4
0

． 談

話

室

1
9
6
3年 8月 13日．コペンハーゲンで行なわれたニールス・ボーア記念会．

第 1列

第 2 ~J左 か ら パ イス， ブロッホ，フント ， ブー ストン， メラ ー
， デエソン，ラビ， ワイスコプァ，
オー ゲ ・ボーア， ディラ y ク． フリッシュ ， クライン． ハイゼンベ 1レク ． ブラッケット ． ク
ー ラント ， Iレヴィノ ウィツ。
左．からヨルグン ， l人おいてグスクフソン， シュ トレー ムグレン，ヴ ェJレナ ー， ウィ y ク，
モッテ ノレソン， トーマス ， ガウシュミット ， 1人おいてウ ェルゲラン ド． メJレシエ． ローゼ
ンフ ェ
ノレト， ベ ック。

第 3 ~1J

左から 6 人 目ノルトハイム，

l人 おいてクローエッヒ． 2人お いてワイツェジカー， ホ ィ ー

フー。
第 4夢j
l 左 か ら 3人目ロ ーリッツェン，レグィ ．祭 者． 1人 おいてローゼンクール． ヤコブセン ． 4
人お いてア ー ス。

第 5列 左から 4人 目へフナー ・イ ェンゼン， ペーグーセン， l人 ：3i.
‑、てデ／レンリュァク ，刀シミア。
第 6列

左 か ら 3人目 ヨースト ， ラッティンプf
一。

． 談 話 室

4
1を受けた人々，敬授と緊密な関係、があった人ら供せられ， 出席者がその機会に自由討論を人ばかりであり ， J 、イセ・ンペノV ク，ディラッ

なし得るように用意されていた。第 1日のデク，プロッホ，ジェ ームメ ・フラ ンク，ラピ，

ニジンは特に分光学がj
量子論の建設に演じたプラケット など多くの ノーペノ
V 賞受賞者を含役割について説き， プロツホは，ポー ア数授

み，大部分が世界的に著名な人々であった。

が 1
91
1年彼の学位論文において電子系の磁参会者の顔ぶれは別掲の記念写真にみられる性が古典統・
計力学によヮては理解し得ないこ通りである。

とを示したことの中にすでに新しい理論に対学会は毎日正 9時 3
0分開会で，第 1日はする要求が匹胎していたのであったことを指冒頭にこの会合の組織委員会代表の ロー ゼン

摘し，また最近の超伝導理論に彼が満足し得

フェノV ト敬授の開会の辞とポーア敬授令息、オ

ないことを述べ， ここに，そしてまた磁性とーグ ・ポーア敬授の挨拶の言葉があった。つの関連において本質的問題があると考える といでクラ イン教授が座長となり ，原子の日のの見解を述べた。カシミアは会般的展望を 与

日程に入り ，デえて，なお今後の研究にまつべきものが低温

ζ

ソンの分子分光学，プロ ツホの磁性， カシミアの低温物理学の講演がお物理学で大きいことを論じた。

こなわれた。各題目はそれぞれある時期にポ

第 2日はホィ ー ラー数授が座長で，原子核ーア教授をかこむ研究所の関心が集中した物の日である。ヲイ二スコプフの原子核構造の概理学の主要分野をとり 上げたものであり ， 回

観，フソッ γ ュの実験原子核物理学， ;tーグ ・願的展望をおこない，進んでその方面の将来

ポーアの励起のモ ー ドが講演された。ヲイスを展望することが眼目とされていた。毎日 ，

コプ フは原子核の線合体モデノν以来のポーア

諸演は午前中に各約 1時間のも のが二つ，午教授を中心とする諸理論について論じ，オ ー

後は 2時から約 1時間半のものが一つあり，

グ ・ポー アも理論的考察を語った。

もちろん各講演のあとで活液な討論がある。

第 3日は素粒子の日で， ディラック敬授が昼に約 1時間半の休憩があ り，デンマ ーク風座長である。最初がJ 、イセ・ンペノνクの発展のオープン・サンドタ イツチの昼食が出る。こま路線と題する講演で，素粒子論の公理的基の昼食と午前，午後各 1回のお茶は研究所か礎について彼の論理体系を述べ，素粒子論の4
2． 談 話 室現状は量子力学建設の直前の状態に対比され長岡理事長からのメッセージが紹介された。

る，統一化される日も遠くはないであろう。

ついで老 J・フランク，老 R・クー ラン トにまた，今後の物理学における原理的基本的新

よる 1
9
1
3年前後のポーア敬授の研究状況や概念は生命の科学の追求においてみられるも研究生活についての話， カシミヤ ，デノレプワのと考える， という極めて高い次元に立った

ユックによる 1
9
2
8〜1
9
3
0年頃の話があり，大講演であったO つぎにノマイユが不変量の原

最後にヲイ久コプフからこの会合開催につい理と題して，不変性と保存律について論じ，て研究所所員に戚謝が述べられ，彼所蔵の古午後はクィックが量子揚理論について，量子

くからの写真の幻燈が映され，愉快な説明が電気力学が実験と極めてよい一致を示し， そ加えられ，思い出多いポーア教授のおもかげ

れが広大な内容をもつことなどを論じた。こがほほえましく偲ばれた。

の午後，参金者の記念撮影があった。

第 5日は宇宙および生命の日で，座長はメ

第 4日は午前が自由時間で，午後は失人帯

ラ一敬授，講演はクラインの重力， シュトレ

同で集まり ，ポーア教授の古い協同研究者たームグレンの天体物理学および、デノレプリュッ

ちによる追憶談が約 3時間にわたっておこな

クの生物物理学であった。クラインはアイン

われた。最初ロ ーセ。ンフ ェノν トの挨拶があシュタインの重力理論の基礎， j
電力と量子化，り，ポーア教授の偉大さや人間的な暖かさを素粒子物理学で重力は役割をもつか，などにたたえ， 1
91
3年の 3部作論文が今日もなお新ついて述べた。デノレプリュックは 1
93
2年に

鮮味に溢れるゆるぎない名作であることを強発表されたポーア敬授の調し，その 5
0周年のこの集まりに多数の者

物理学→生命の科学が集まることのできた慶びが述べられた。原

ンタ 9アィーの意義から始めて，ケノV ン大学

子構造の話の中では長岡モデノレについてもそ

における彼等の分子遺伝学研究について述の卓見がたたえられ，また古い協同研究者のべ，界面の重要性，高分子からできたバクア

中で仁．科先生が亡く なられたことが惜しま

yャの連続壁の問題を論じ，また今日の生物れ， さらに仁科記念財団を代表して朝永敢授

物理学は 19
1
0年頃における量子訟に対比さから寄せられたメッセージと理化学研究所のれる発展段階にあるという見解を述べた。

古典物理学→原子についてのコ ンブリメ

・ 談 話 室

4
3

以上が講演のごく大体の模様である。この見て， さらに北方海岸地帯にバ二スを走らせ，全体を通じて特に戚じたことは， この学会はロ久キノレド ・フィヨノレドのカノレクォ館で昼極めて意義深〈 ， また学問的に豪華であった

食， 自由懇談した。帰途は森林地帯を走り ，が，講演も討論も ，出席していたいろいろな・
ホ ーア教授の夏の家を訪ねて I
題〈休憩。ここ

分野の人々， また理論家，実験家のほとんどは文字通り森の中 の家で，簡素で渋く静寂で離にも真意、が理解できるよう非常に努力して会〈素晴らしい。仁科先生や高嶺俊夫先生ななされており ，いわば特定分野の専門的よそどが何度もきて，長時間ポーア敬授と論じ合おいが拭い去られて，真の物理そのものだけわれたとのことを教授夫人が語られた O タ 6が論じ合われたことである。講演者がすべて

時頃研究所に帰着して今回の会合に別れを告

大家中の大家であったことにもよるであろう

げf
こ。

が，そのことはポーア数授を中心としてでき

会期中，研究所にはいくつものディ二スカッていた雰囲気， コペン J 、ーグン精神の一つのション室が用意され，またほとんど毎晩研究

現われともいうべきものとの戚が深かった。

所教授たちが 15〜30名の参会者をかわるが参会者全部がいわば一つの研究室で共に論じ

わる自宅などへ招いて夕食を供し，夜おそ く合っているかのような戚じであり，まさしくまで誰もが自由に話し合えるよう ，気が配らこの会合の目指していた f
a
m
i
l
yr
e
un
i
o
nが

れていた。インフ ォーマノレ ・ミーアイングの実現されたのである。

ための時聞をたっぷり用意するといわれてい第 6日にはエクスカージョンがあり ，夫人

たのが， まさにそうであった。しかし毎晩の帯同で 1
0時に研究所前からバユ 2台で出発，

ように多数の客を迎えた教授たちは，なみ大デンマークの田園風景をめでながら，まずフ抵のことではなかったであろう。また 3日目

ジー にある この研究所の新研究室を参観しの晩はカ− ぺ レクの宏壮なポーア敬授邸
JV？
−

J

1
2

に失人から参会者会員が夫人共々招かれた。

Me
V フロ トン加速器を囲んで非常に多方面

ここはヵ ーノレメペノレク ・ピーノ
V 会社がデンマの実験がおこなわれていた。ついで同じ場所

ーク最高の学者に一代限りで提供している大にある実験原子炉メア ー ションをバメ中から邸宅である の数授の書斎はこのときも生前のた。 オーグ・ポーア教授指導のもとに，

4
4

・ 談 話 室
また会期中，1
91
3年のポー ア敏授の 3部 作
論文

原子および分子の構造についての新しいプリント版と q 品ーノレニス ・ポーアと題するデンマ ーク物理学誌特集号（ 1
9
6
3
）
と

フ

ァタ久 ト と題する量子力学発展の歴史の ユー モア風ドラマの勝写版刷り小冊子とが参会者に配られた0 9フ・ 9ント版にはロ ー ゼンブェノV トの 4
4頁にわたるイントロ夕、 クジ ョン
右よりオーゲ ・ボーア，ボーア夫人，
マイトナ一女史

がついており， 1
911年から論文発表前後までままに保たれていた。晩さん後令息ポー ア数

おり ，戚銘するところ大きい。また特集号は授から父教授の生前における諸氏の厚誼に満ほとんどがデンマーク文で，教授と最も緊密ちた協力に対し，また今回多数参会されたこ

な関係にあった人々による記念論文集ともいとに対し，戚謝するとの挨拶があり，ついでえるもののようである。追憶文もいくつかあノ、イゼンペノレクからポー ア教授のうて才と熱情り，敬授の 190
9〜 1
961年の聞の論文著書リとその暖かい指導により今日の物理学の発展

スト（ 143点）が載っている。

のポーア教授の研究生活が詳しく述べられてがもたらされたことなど， あらゆる意味の賞

ポーア教授が日本の物理学の進歩に特別な讃と戚謝の辞が述べられ，また特に敬授夫人

関心 と厚意をもたれ，直接間接貢献されたとに対しては今日こそあなたに戚謝の言葉が捧

ころは測り知れないものがある。仁科先生はげられる日であると述べ，参会者一同の胸にじめ，先輩同僚諸氏が敬授の精神であるコペ

迫るものがあったO l
鹿さんのあった大食堂はンJ 、ーグン精神を身につけて帰られ， それに教授が夜更けるまで人々にじゅんじゅんと語よって， またそれを通じてわが学界が強〈影りながら何回 となく回り歩いたことで有名な響され，大きな進歩をきたした。これらのこ室である という思い出が口々に交わされていとを， われわれは深〈戚謝し，銘記せねばな

す
，
，
.
」
。

らないと思う。

． 談 話 室

4
5

頭脳労働はタダか？
我 妻 栄＊「日本の社会科学者は， 共同の研究をしな究補助金の交付を受けるとしよう。その共同研究の成果ができ上るためには，つぎのようい。」
よくいわれることである。先頃聞かれた日
米合同教育委員会でも指摘されたようである。

な段階を経なければならない。
まず第ーに， この問題に関する諸外国の文献を調べて購入したり，産業界の当面していもっとも ，共同の研究といっても ，共同しる問題を調査しなければならない。この仕事て実態調査をすることなどは，相当に効果をは，給仕や小使でできるものでないことはい挙げている。しかし，共同して討議し，知能

うまでもないが，適当に指導すれば，大学院を傾けあって， ひとつの研究成果をまとめ上の学生のアノレバイトくらいでやれないこともげる， という頭脳労働の高度の協力は，なかない。

なか行われないし， その効果も挙がらない。

第二段には，集められた文献や資料を整理

法律学の分野では， とくにそうなように恩わして，問題点を拾い上げ，それぞれについてれる。

の考え方や出されている答を要約して，共同

その理由はどこにあるのだろうか。日本人

研究員の討議の資料を準備しなければならなの性質にもよろう。法律学者の偏狭にもよる

い。これは，共同研究の根幹をなすものであであろう。しかし， その他にも理由がありそって，どうして も，助教授殺の者二，三人がうに思う。

専念する必要がある。
火

例えば，原子力産業に関する法律問題の共同研究を企てて，数名の者が科学奨励金か研第三段の仕事は，共同研究員の各自が，右＊ 仁科記念財団理事。この稿は，近著「法律随想j （ジュリスト遂容）から，お許しを得て転載させていただきました（編集係）。

4‑
6・ 談 話 室の資料を十分に勉強して，それに基づいて討

つをやめて その仕事をひき受けてもらう。そ議することである。討議の結果は，第二段のして，講義に相当するだけの手当を出す。そ仕事の担当者の手で整理されて，次回の討議

うしなければ，共同研究は決して実を結ばなの資料とされなければならない。

い，と。

かようにして，資料の裏付けを伴う議題のそれはぜいたくな話だ，わが国には，参考作成→共同討議→整理→討議 とくり返えされ書を買うことさえできない多数の学者がいるうちに，各方面の専門家の共同研究は実をる， といわれるかもしれない。それを承知の結ぶ。

上で共同研究の奨励金や研究費の申請をする

ところが，文部省あたりの科学奨励金とかのじ中ないか，という人もあろう。

研究補助金などの出しかたをみると， f
まとん

これに対して，ff,はいいたい。個人の研究

ど第一段の文献や資料の購入とアノレバイト学

に対する補助金の支給方針は，それでもよか

生の費用に限られる。第二段の仕事についてろう。しかし，共同研究は会〈事情が違う。

は，でき上った原稿を筆写したりフリントすその準備をし討議の結果を整理する頭脳労働

る費用は支給するが，原稿を作る労力に対すに対して報酬を与える途を関かなければ，共る手当は絶対に支給しない。助教授級の者の同研究の成果はあがらない。

専念すべき頭脳労働はタダでなければならな

科学の奨励を 目的とする公益財団が，最近い。第三段の仕事については，紅茶を飲む金になって漸く復興した。こういう蹴団こそ ，さえ支給されない。

右のような支給の仕方を考えるべきである。

＊

ところが，文部省は，監督権を振り廻わして，大学教授の俸給は低い。ことに助教授級の自分のとってる同じ方針を強いるらしい。財者は，研究の妨げにならない限り，他の大学

団は，研究者の頭脳労働に対する手当の名目の講義の一つや二つは引き受けなければ，生で支給する ことをケ極力避けようと吃る。すこ

活ができない。これは周知の事実である。上ぶる遺憾なことである。

述の第二段の仕事を引き受ける余裕はない。
だから花はいうのだ。アノレバイト講義のー

昭和 3
7年 3刀 15日（「ジュリス ト
」2
4
6号）

． 談 話 室

4
7

ボリビヤ・チ ャカノレターヤ宇宙線研究所
村上一昭＊
この 2
,3年間，

最近の南米諸国がアレピ

ネノレギー現象の解明にサ ンノマクロ大学と，もを通して紹介され，私達の南米に関する知識

う 1つは筆者の参加しました空気シャワーのもだんだんと豊かになって来ましたが，まだ実験に米国及びぷ・ 9ピヤと ． それぞれ日本の南米と言えば，

コーヒーなどの農業が誰でも宇宙線グノνープとの聞で，国際的協同研究が先ず頭に浮かびます。近代の文明は，殆んどなされています O この 2つの研究の内 lつは欧洲， 米国， 日本と言った北半球において発プラジノν との協同にはなっていますが，実は達して来ましたので， ともすると文明の遅れ

いずれも ， ポリピヤの首都ラノマスの近くにそた国として，

南米は見られるかも知れませ

びえるチャカノレターャ山頂 （
海抜 5
2
0
0米）で

ん。ところが，現在でも，農業は重要産業にの実験ぞ目的としています O 宇宙線の研究には違いありませんが，近代産業，或は文化のは上は大気圏外から下は数千米の深い地下，面において南米諸国は遅れをとりもどそうと或は深海にいたるいろいろな高度での実験がして懸命であります。従って，我が固からも必要でありますが，我が国における乗鞍岳の農業移住民に限らず，最−近は自然科学の分野

字宙観測所のように， チャカノレターャの宇宙でも多くの人が招待されて行くようになりま

線研究所はかなり大きな実験を行なうことがした。例えば． チリーには地震学者とか建築できる設備を持っており，特にその高度が世学者が， ペノV ーには地球物理や太陽物理の・研界最高であることは宇宙線研究者にと って大究者が， プラジノレには理論物理の科学者が現地 において研究を続けています。宇宙線の部門についても 2年前より．

2つの協同研究が進められて， 1つは原子核乾板による超高エ＊

理化学研究所研究員。仁科記念財団 196
0年度海外派遣旅苦手を受けてチャカノレターヤ宇宙線研究所に出様し汁菅浩一氏（京京大学涼子核研究所）に協力して．同所の研究の組織に当った。

4
8． 談 話 室きな魅力であります。ラノマ二スの飛行場に降りを持ち込んできます。さて ここで， チャカノV

立ち，始めてチャカノνターャを望見した我がターャの発展の歴史を簡単に触れてみまし主

国からの某教授は，旅の疲れなど忘れたかの

う
。 1
9
4
2年ポクピヤの気象観測所の手によ如く独りつぶやきました。「 5年間夢に描い

ヮて， 気象観測が始めら れたのが，チ ャカノVたチャカノレタ ーャを遂にこの眼で見ることがターャの歴史の始まりであります。宇宙線研出来た。夢の半分はこれで実現し た」と。

究所としての出発はこれより遅れて 1
94
9年~\,-.-,

でありますが，現所長であるエ久コバ−敬JV授がこの時の創始者でありました。彼は戦後
スペインより渡航して来て， ポリピヤに住みついたのですが，本来気象学者であった彼はラノマニえのサンアンドレス大学での自然科学の低調さを見て，現代物理に関する専門家を養成しなければならないことを痛威しました。
その頃の南米諸国には高度の近代産業はなし
チャカルターヤ受山道風豪高度 4
200メートノレの高原にはヤマ（l
l
a
m
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）の
放牧が見られます。背後の山はチャカノレターヤのすぐ隣りの山 （高度 6
200メート ノレ）です。

が Pピヤも恵まれた天然資源に依存した鉱業中心の国でありました。そこでこれらの国々
では先ず国造りの点から見て，第ーに土木建築等の技術者を育成することを急務としまし

最初は，細々と気象観測が続けられていたこた。ポリピヤも例外でなく ，大学では医学，の山が，今日のように世界注目の研究所にま工学が主なもので基礎科学に関するものは殆で発展し，日本の真反対にある この研究所がんどありませんでした。しかし，現代の技術

我が国の宇宙，線研究者にも身近かに戚じられ発展には基礎科学の研究は不可欠なものであるようになりましたが， この研究所には宇宙

り，エスヨバ −；v教授はこの点に気付き，気線のみならず，天文とか地球物理の研究者も象観測所とすンアンドレス大学と協同で，チ各国から数ヵ月の実験を行なうために，器 材ャカノV ターャ に宇宙線研究所を作ることに成49． 談 話 室功しました。同時に，米国のマサチュセッツ

予力委員会の仕事も代行する程ポリピヤに と工科大学に研究上の協力を求めました。次のって重要な研究所となりました。

段階として，ポソピヤ人の研究者を育てる道

高度 5
2
0
0米と言えば， 丁度空気の量は地を聞く必要に迫られた彼は，1
9
5
2年にリオデ

上の半分になりますが，

ジャネイロのプラジノV 物理研究センターとプ

3
7
00米程の高所でありますので，ラバスより

ラジノνにおけるポ Pピヤ人の奨学制度とチャ

チャカノレターャまで自動車で山道を 1時間半

カノV ターャでのプラジノνとの協同研究に関すで行くことができます O その点，日本においる協定を結びました。 195
8年チャカノレタ ーて乗鞍岳に実験に行くよりは遥かに安直さをヤ研究所がプラジノV と離れてサンアンドレメ

戚じます。もっとも ， そうでなければ，忽ち

大学の附属研究所として独立しましたが，今呼肢は苦し くなり， 実験をするなど考えられ日でも尚， この協定の精神は生きていて， デません。気象条件にしてもこのような高度にー タの変換や奨学制度とかの協力が行われてもかかわらず，気温も大して低くなく万年雪

います O 始めチャカノV ター ャの一隅にトラッが残る程度であります。 4月より 9月にかけ

クのエンジンにより発電していた小屋もすたては乾期で降雪は殆んどなく，雨期になってれ，現在は別な揚所にラノマ久より送電線の敷もせいぜい 2米位の積雪を見る程度でありまかれた立派な研究所ができて，オf・9ピヤの原す。チャカノV ターャではこのような好条件の・向調 − ~,,.;

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衿語；ιJ
二

ラノマ／＇の町でさえも下に， 宇宙線の実験は年々増して行きました。研究所で主な実験は勿論字市織に関する

一. ~
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ものでありますが，気象観測や大気中の放射能の測定も行なっています。建物は 2陳 あり，両方で約 200坪程度であります。 1械には宇宙線強度の連続観測が行なわれていて，中性子測定装置，斜方向中間子測定装置，鉛チャカルターヤ宇宙線研究所全祭

直方向入射中間子測定装置等が絶え間なく運散在する塔は，空気シャワ ー測定装置の一部。

転されています。これらの装置はそれぞれ，

5
0

・ 談 話 室米国，英国，インドより搬入され，現在は米が碓認され， これによって銀河あるいは宇宙国より経費を貰い動かされていますが， このの構造を探る上の新たな手がかりをつかむこような点でもこの研究所の国際的性格がうかとができるはずであります。このような観点がわれます。他の 1棟は空気シャワー現象のから ，昨年より実験が行なわれています。

研究に使われていますが，この研究は日本，
ポリピヤ，米国の 3国協 同でなされていて，現在世界の関心を集めています。と申しますのは，この実験が寒気シ T ワーの発達の極大に近い揚所で行なわれるばかりでなく，主目
的が，宇宙線より飛んで来る超高エネノレザーのガンマ線の発見にあるからであります。
101• エレクトロンポノレト以上でも宇宙縄荷電粒子が字宙空間には存在し，地球に入射しささ

空気シャワ ー測定装置

気シャワーを起すことは既に知られています

附近に散在する 7Jl.
l
J定器からの信号がここに送らが，このような超高エネノV ギーの粒子が銀河れて来る。

内外のささ間に存在しているとすると， これら

そのため，ポリピヤ政府ーより鉛鉱石 500トの粒子が字宙空間の主要構成物質である水素ンが貸与され， 60平方メートノレの世界で、最も核とあるいは星の光と，衝突して超高エネ

広い面積のミュ ー中間子測定装置を持っていノ
νギーのガンマ線が発生す ることが予測されるのは， この実験の特色であります。現在のます。もし， こうして出来た超高エネノV ギー

理論では，銀河中心方向より最も多くガンマのガンマ線が地球大気中に入射す ると，普通線が入射して来ることが予想されていますの宇宙線の場合と同じく杢気シャワー現象をが，チャカノνターャでは澄みきった夜空に部起すと考えられます。ガンマ線による益気シ

雲の様に光った銀河の中心を眺めることがで

ャワーが普通 の宇宙線に よるジ ャワー との 区

きて，このよう なガンマ線天文学にとって；母別がつ けば，超高エネノレギーヲfン守線の存在

適の場所と言えます。

2

・ 談 話 室

5
1

んと、外国人の手で行必われていますが，特にポリピヤ θ研究所における実験は，以上の日本人の進出を大いに期待すると言った怒気

ほかに，電離層の観測やラジオゾンデによるも起って来て，我が国からも原子核乾板によ気象観測等もあり ，一つの研究所において，る研究のグノνー フ・等のポクピヤ進出の気運 6

多角的になされています。これらの研究は殆高まりつつゐります。