JP2016040512A5

JP2016040512A5 -

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Publication number: JP2016040512A5
Application number: JP2015204260A
Authority: JP
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-04-20

Description

本発明の目的は、カスケード状（段階的配置構成）の異なるキュリー温度をもつ少なくとも三種の異なる磁気熱量材料からなる熱交換器床であって、このカスケード状物が特に高い効率を示すものを提供することである。

本目的は、本発明により、段階的に配置された（カスケード状）の異なるキュリー温度をもつ少なくとも三種の異なる磁気熱量材料からなり、これらがキュリー温度の昇順あるいは降順で連続してならび、好ましくは相互に中間体な熱絶縁体及び／又は電気絶縁体で隔てられた熱交換器床であって、隣接する磁気熱量材料のキュリー温度の差が０．５〜６℃であることを特徴とする熱交換器床により達成される。

Claims

段階的に配置された異なるキュリー温度をもつ少なくとも三種の異なる磁気熱量材料から構成され、これらがキュリー温度の昇順あるいは降順で連続してならんだ熱交換器床であって、
隣接する磁気熱量材料のキュリー温度の差が０．５〜２．５℃であり、
上記熱交換器床中に５〜５０種の異なる磁気熱量材料が存在する、
ことを特徴とする熱交換器床。
前記異なるキュリー温度をもつ異なる磁気熱量材料が、相互に中間的な熱絶縁体及び／又は電気絶縁体で隔てられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換床。
隣接する磁気熱量材料間のキュリー温度の差が１．５〜２．５℃である請求項１又は２に記載の熱交換器床。
隣接する磁気熱量材料間のキュリー温度の差が１．８〜２．２℃である請求項３に記載の熱交換器床。
上記熱絶縁体及び／又は電気絶縁体が、有機ポリマー、セラミック、無機酸化物、炭素繊維若しくはメッシュ、ガラス、半導体またはこれらの組み合わせから形成される請求項２及び請求項２を引用する請求項３、４のいずれか一項に記載の熱交換器床。
上記熱絶縁体及び／又は電気絶縁体がマトリックスを形成し、その中に上記磁気熱量材料が収められる請求項２、及び請求項２を引用する請求項３〜５のいずれか一項に記載の熱交換器床。
隣接する磁気熱量材料が、０．０５〜３ｍｍ隔てられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器床。
上記磁気熱量材料と熱絶縁体及び／又は電気絶縁体が層配列を形成し、各磁気熱量材料の層厚が１〜１００ｍｍである請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器床。
個々の流路の断面積が０．００１〜０．２ｍｍ²の範囲であり、壁厚が５０〜３００μｍであり、空隙率が１０〜６０％の範囲であり、表面／体積比率が３０００〜５００００ｍ²／ｍ³である連続流路をもつ、あるいはシート厚が０．１〜２ｍｍでシート間隔が０．０５〜１ｍｍである複数の平行シートをもつ、異なる磁気熱量材料の熱磁気材料モノリスから形成されるものである、あるいは
平均径が５０μｍ〜１ｍｍの範囲にあり、充填床の空孔率を３０〜４５％の範囲とする熱磁気材料粒子から構成される充填熱交換器床であるものである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器床。
個々の流路の断面積が０．００１〜０．２ｍｍ²の範囲であり、壁厚が５０〜３００μｍであり、空隙率が１０〜６０％の範囲であり、表面／体積比率が３０００〜５００００ｍ²／ｍ³である連続流路をもつ請求項９に記載の熱交換器床であって、上記磁気熱量材料の空隙率が２０〜３０％である熱交換器床。
個々の流路の断面積が０．００１〜０．２ｍｍ²の範囲であり、壁厚が５０〜３００μｍであり、空隙率が１０〜６０％の範囲であり、表面／体積比率が３０００〜５００００ｍ²／ｍ³である連続流路をもつ請求項９または１０に記載の熱交換器床であって、
上記個々の流路の断面積が０．０１〜０．０３ｍｍ²であり、壁厚が５０〜１５０μｍである熱交換器床。
上記磁気熱量材料が次の化合物から選ばれる請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱交換器床。
（１）一般式（Ｉ）の化合物：
（Ａ_yＢ_1−ｙ）_2+δＣ_wＤ_xＥ_z （Ｉ）
（式中、
Ａは、ＭｎまたはＣｏであり、
Ｂは、Ｆｅ、ＣｒまたはＮｉであり、
ＣとＤとＥ：ＣとＤとＥの少なくとも二つは異なり、常にゼロ濃度でなく、Ｐ、Ｂ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎ、Ａｓ及びＳｂから選ばれ、ＣとＤとＥのうち少なくとも一つはＧｅ又はＳｉであり、
δは、−０．１〜０．１の範囲の数字であり、
ｗとｘとｙとｚは、０〜１の範囲の数字であり、ｗ＋ｘ＋ｚ＝１である）；
（２）一般式（ＩＩ）及び／又は（ＩＩＩ）及び／又は（ＩＶ）のＬａ系及びＦｅ系化合物：
Ｌａ（Ｆｅ_xＡｌ_1-x）₁₃Ｈ_yまたはＬａ（Ｆｅ_xＳｉ_1-x）₁₃Ｈ_y （ＩＩ）
（式中、
ｘは、０．７〜０．９５の数字であり、
ｙは、０〜３の数字である）；
Ｌａ（Ｆｅ_xＡｌ_yＣｏ_z）₁₃またはＬａ（Ｆｅ_xＳｉ_yＣｏ_z）₁₃ （ＩＩＩ）
（式中、
ｘは、０．７〜０．９５の数字であり、
ｙは、０．０５〜１−ｘの数字であり、
ｚは、０．００５〜０．５の数字である）；
ＬａＭｎ_xＦｅ_2-xＧｅ（ＩＶ）
（式中、
ｘは、１．７〜１．９５の数字である）；
（３）ＭｎＴＰ型のホイスラー合金（式中、Ｔは遷移金属であり、Ｐは、原子当りの電子数ｅ／ａが７〜８．５の範囲であるｐ−ドープ金属である）；
（４）一般式（Ｖ）のＧｄおよびＳｉ系化合物：
Ｇｄ₅（Ｓｉ_xＧｅ_1-x）₄ （Ｖ）
（式中、ｘは、０．２〜１の数字である。）；
（５）Ｆｅ₂Ｐ系化合物、
（６）ペロブスカイト型マンガナイト、
（７）希土類元素を含む一般式（ＶＩ）と（ＶＩＩ）の化合物：
Ｔｂ₅（Ｓｉ_4-xＧｅ_x）（ＶＩ）
（式中、ｘ＝０、１、２、３又は４である）；
ＸＴｉＧｅ（ＶＩＩ）
（式中、Ｘ＝Ｄｙ、Ｈｏ又はＴｍである）；
（８）一般式（ＶＩＩＩ）と（ＩＸ）のＭｎとＳｂまたはＡｓ系化合物：
Ｍｎ_2-xＺ_xＳｂ（ＶＩＩＩ）
Ｍｎ₂Ｚ_xＳｂ_1-x （ＩＸ）
（式中、
Ｚは、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｓ又はＧｅであり、
ｘは０．０１〜０．５であり、
ＺがＡｓでないとき、ＳｂはＡｓで置き換えられていてもよい）
上記磁気熱量材料が、ＭｎとＦｅとＰに加えて、さらにＧｅ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｇｅ及びＳｉ、Ｇｅ及びＡｓ、Ｓｉ及びＡｓ、又はＧｅ、Ｓｉ及びＡｓを含む一般式（Ｉ）の少なくとも四元の化合物から選ばれる請求項１２に記載の熱交換器床。
前記一般式（Ｉ）の少なくとも四元の化合物が更にＳｂを含むことを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器床。
上記特定の磁気熱量材料の粉末を成形して磁気熱量材料とし、次いでこれらの材料を充填する工程を含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の熱交換器床の製造方法。
上記材料が充填された上記磁気熱量材料を、熱絶縁体及び／又は電気絶縁体と交互に形成するか、これらを熱絶縁体及び／又は電気絶縁体マトリックス中に収める工程を含む請求項１５に記載の熱交換器床の製造方法。