JP2007132655A - 蓄冷材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】筒状金属5の内部に充填した粒子状の磁性蓄冷材4を相互に結合させるとともに、筒状金属5と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記粒子状の磁性蓄冷材4の表面を、磁性蓄冷材粒子4の重量に対して0.1〜5重量%の接着剤で被覆することを特徴とする蓄冷材の製造方法である。また、粒子状の磁性蓄冷材4の表面を、磁性蓄冷材4よりも低い融点を有する低融点金属またはその合金で被覆してもよい。
【選択図】 図1
Description
HoおよびCu金属原料を配合し、高周波溶解法によってHoCu2なる組成を有する母合金を調製した。この母合金を約1350Kで溶融し、得られた合金溶湯を、圧力が90KPaのAr雰囲気中において1×104rpmの速度で回転する円盤上に滴下して急冷凝固せしめることにより、磁性体粒子を作製した。得られた磁性体粒子からアスペクト比が1.2以下の粒子を形状分級した後に篩分し、粒径が105〜250μmの球状磁性体粒子から成る実施例1用の磁性蓄冷材粒子を調製した。得られた磁性蓄冷材粒子の真球度を画像解析で評価したところ、アスペクト比が0.9以上の粒子が87重量%であった。
高周波溶解法によりEr3Ni母合金を作成し、この母合金を機械的に粉砕した後に、篩い分けにより粒径150〜250μmの磁性蓄冷材粒子を調製した。
実施例1において調製したHoCu2磁性蓄冷材粒子を、焼き縮みを考慮した内径30.5mmの石英ガラス製の型に高さ5mmに充填した状態で、実施例1と同一条件で加熱焼結処理を行い、円板状の磁性蓄冷材を30個作成した。これらの円板状の磁性蓄冷材を、2段膨張式GM冷凍機の第2段目蓄冷器内に多段に装填して、冷凍試験を実施した結果、4.2Kにおける冷凍能力は318mWと低い値であった。
実施例2において調製したEr3Ni磁性蓄冷材粒子を焼結せずに、そのまま図7に示す2段膨張式GM冷凍機10の2段目蓄冷器15に充填して比較例2に係る冷凍機を組み立て冷凍試験を実施し、3000時間連続運転後における冷凍能力を測定した。
実施例1において調製したHoCu2の球状磁性蓄冷材粒子をバレルめっき処理することにより、粒子表面を厚さ約7μmのPbによって被覆した。この磁性蓄冷材粒子を実施例1と同様にSUS304製の筒状金属内に充填し、水素雰囲気中で温度370℃で2時間加熱焼結処理を実施し、さらに所定の寸法に機械加工して実施例3に係る蓄冷材とした。この蓄冷材を実施例1と同様に2段膨張式GM冷凍機の第2段目蓄冷器15に装填して冷凍試験を実施した。
実施例1において使用したSUS304製筒状金属の内壁に、ねじ山の高さが0.2mm,ねじピッチが1mmのねじを形成した。そして実施例1において調製したHoCu2の球状磁性蓄冷材粒子を上記筒状金属内に充填し、真空中で温度860℃で3時間加熱焼結処理を実施し、さらに所定の寸法に機械加工して実施例4に係る蓄冷材とした。この蓄冷材を実施例1と同様に2段膨張式GM冷凍機の第2段目蓄冷器15に装填して冷凍試験を実施した。
実施例1において使用したSUS304製筒状金属の内壁に、厚さ30μmの銀ろう材箔(Cu28wt%−Ag72wt%)を貼り付けた。この筒状金属内に実施例1において調製したHoCu2の球状磁性蓄冷材粒子を充填し、真空中で温度860℃で3時間加熱焼結処理を実施し、さらに所定の寸法に機械加工して実施例5に係る蓄冷材とした。この蓄冷材を実施例1と同様に2段膨張式GM冷凍機の第2段目蓄冷器15に装填して冷凍試験を実施した。
実施例1において調整したHoCu2の球状磁性蓄冷材粒子に0.2wt%のチタネート系カップリング剤(味の素KK製プレンアクト)を添加し混合した。次に、エポキシ系樹脂(Stycast 1266)を蓄冷材粒子の2wt%添加し混合した。この磁性蓄冷材粒子を実施例1と同様にSUS304製の筒状金属内に充填し、室温で8hキュアした後、さらに95℃で2hキュアした。この蓄冷材を実施例1と同様に2段膨張式GM冷凍機の第2段目蓄冷器に装填し冷凍試験を実施した。
2 磁性蓄冷材
3 隙間
4 磁性蓄冷材
5,5a 筒状金属(SUS)
6 ろう材層
7a 環状溝
7b 環状突起
8 凹凸
9 テーパ面
10 GM冷凍機(蓄冷式冷凍機)
11 第1シリンダ
12 第2シリンダ
13 真空容器
14 第1蓄冷器
15 第2蓄冷器
16,17 シールリング
18 第1蓄熱材
19,19a,19b,19c,19d,19e 第2蓄熱材(極低温用蓄冷材)
20 第1膨張室
21 第2膨張室
22 第1冷却ステージ
23 第2冷却ステージ
24 コンプレッサ
30 超電導MRI装置
31 超電導静磁界コイル
32 傾斜磁界コイル
33 ラジオ波送受信用プローブ
34 蓄冷式冷凍機
35 クライオスタット
36 放射断熱シールド
40 超電導磁石(マグネット)
41 超電導コイル
42 液体ヘリウムタンク
43 液体窒素タンク
44 蓄冷式冷凍機
45 積層断熱材
46 パワーリード
47 永久電流スイッチ
50 クライオポンプ
51 クライオパネル
52 蓄冷式冷凍機
53 シールド
54 バッフル
55 リング
60 磁界印加式単結晶引上げ装置
61 単結晶引上げ部
62 超電導コイル
63 昇降機構
64 蓄冷式冷凍機
65 電流リード
66 熱シールド板
67 ヘリウム容器
Claims (9)
- 筒状金属の内部に充填した粒子状の磁性蓄冷材を相互に結合させるとともに、筒状金属と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記粒子状の磁性蓄冷材の表面を、磁性蓄冷材粒子の重量に対して0.1〜5重量%の接着剤で被覆することを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 請求項1記載の蓄冷材の製造方法において、前記粒子状の磁性蓄冷材を被覆する接着剤がアクリル樹脂であることを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 筒状金属の内部に充填した粒子状の磁性蓄冷材を相互に結合させるとともに、筒状金属と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記粒子状の磁性蓄冷材の表面に蓄冷材よりも低い融点を有する低融点金属またはその合金を1〜50μmの厚さで被覆し、液相焼結させることを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 請求項3記載の蓄冷材の製造方法において、前記粒子状の磁性蓄冷材を被覆する低融点金属としてPb,In,Sn,GaおよびZnから選択される少なくとも1種の金属を使用することを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 筒状金属の内部に充填された粒子状の磁性蓄冷材を焼結し、相互に結合させるとともに、筒状金属と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記磁性蓄冷材粒子が接触する筒状金属の内壁の少なくとも一部の表面粗さを最大高さ(Ry)基準で30μm以上とすることを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 筒状金属の内部に充填された粒子状の磁性蓄冷材を焼結し、相互に結合させるとともに、筒状金属と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記筒状金属の内壁に環状溝または環状突起を形成することを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 筒状金属の内部に充填された粒子状の磁性蓄冷材を焼結し、相互に結合させるとともに、筒状金属と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記筒状金属の内壁に凹凸を形成したことを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 筒状金属の内部に充填された粒子状の磁性蓄冷材を焼結し、相互に結合させるとともに、筒状金属と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記筒状金属の断面積が軸方向に拡大または縮小するように内壁をテーパ状に形成することを特徴とする蓄冷材の製造方法。
- 筒状金属の内部に充填された粒子状の磁性蓄冷材を焼結し、相互に結合させるとともに、筒状金属と一体化させる蓄冷材の製造方法において、上記筒状金属の内壁に箔状またはペースト状のろう材を配置または塗布した後に、上記筒状金属の内部に粒子状の磁性蓄冷材を充填し、焼結することを特徴とする蓄冷材の製造方法。
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