JP3265821B2 - 蓄冷器 - Google Patents
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- storage material
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
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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
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/012—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials adapted for magnetic entropy change by magnetocaloric effect, e.g. used as magnetic refrigerating material
- H01F1/015—Metals or alloys
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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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/003—Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温で比熱の大きい蓄
冷材が充填された蓄冷器に関するもので、各種の冷凍機
に利用される。
冷材が充填された蓄冷器に関するもので、各種の冷凍機
に利用される。
【０００２】
【従来の技術】スターリング式，ＧＭ（ギホードマクマ
ホン）式，パルス管式等の各種の蓄冷器を使う冷凍機に
は、冷凍能力の向上という点から蓄冷材が充填された蓄
冷器が必須になる。この蓄冷器は、一方向に流れる圧縮
された作動ガスから熱を奪ってその熱を蓄えると共に、
反対方向に流れる膨張した作動ガスに蓄えた熱を伝達す
るものである。
ホン）式，パルス管式等の各種の蓄冷器を使う冷凍機に
は、冷凍能力の向上という点から蓄冷材が充填された蓄
冷器が必須になる。この蓄冷器は、一方向に流れる圧縮
された作動ガスから熱を奪ってその熱を蓄えると共に、
反対方向に流れる膨張した作動ガスに蓄えた熱を伝達す
るものである。
【０００３】従来、蓄冷器内に充填される蓄冷材として
は、銅や鉛等の合金が多用されている。ところが、銅や
鉛からなる蓄冷材では、格子系の比熱しかもたないた
め、比熱は４０Ｋ以上では大きいものの、２０Ｋ以下の
極低温で過度に小さくなる。そのため、前記蓄冷材が充
填された蓄冷器を冷凍機（特に多段式の冷凍機）内で使
用した場合には、圧縮された作動ガスから充分に熱を吸
収することができず、又、膨張した作動ガスに充分に熱
を伝達することができなくなる。その結果、前記蓄冷材
が充填された蓄冷器を冷凍機では、極低温に到達させる
ことができないという問題点があった。
は、銅や鉛等の合金が多用されている。ところが、銅や
鉛からなる蓄冷材では、格子系の比熱しかもたないた
め、比熱は４０Ｋ以上では大きいものの、２０Ｋ以下の
極低温で過度に小さくなる。そのため、前記蓄冷材が充
填された蓄冷器を冷凍機（特に多段式の冷凍機）内で使
用した場合には、圧縮された作動ガスから充分に熱を吸
収することができず、又、膨張した作動ガスに充分に熱
を伝達することができなくなる。その結果、前記蓄冷材
が充填された蓄冷器を冷凍機では、極低温に到達させる
ことができないという問題点があった。
【０００４】そこで、上記問題点を解決するために提案
された蓄冷器としては、特開平１−３１０２６９号公報
に示されるものが知られている。その代表例として、格
子系の比熱だけでなくスピン系の比熱をもつＥｒ3 Ｎｉ
からなる磁性体の蓄冷材が充填された蓄冷器が開示され
ている。このものは、２０Ｋ以下の極低温でその比熱が
銅や鉛からなる蓄冷材よりも大きいため、銅や鉛からな
る蓄冷材よりも２０Ｋ以下（特に１０Ｋ未満）の極低温
において蓄熱効率を向上できる。
された蓄冷器としては、特開平１−３１０２６９号公報
に示されるものが知られている。その代表例として、格
子系の比熱だけでなくスピン系の比熱をもつＥｒ3 Ｎｉ
からなる磁性体の蓄冷材が充填された蓄冷器が開示され
ている。このものは、２０Ｋ以下の極低温でその比熱が
銅や鉛からなる蓄冷材よりも大きいため、銅や鉛からな
る蓄冷材よりも２０Ｋ以下（特に１０Ｋ未満）の極低温
において蓄熱効率を向上できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したＥ
ｒ3 Ｎｉからなる蓄冷材では、磁気変態点（即ち磁気的
状態間の相転移）が８Ｋ付近に存在することから、比熱
が１０Ｋ未満で大きいものの、１０〜３０Ｋでは小さく
なる。このため、１０Ｋ未満の極低温では蓄熱効率が高
くなるものの、１０〜３０Ｋで蓄熱効率が不充分であ
る。従って、上記したＥｒ3 Ｎｉからなる蓄冷材では、
１０〜３０Ｋの冷凍を発生する冷凍機には適用し難いと
いう問題点がある。
ｒ3 Ｎｉからなる蓄冷材では、磁気変態点（即ち磁気的
状態間の相転移）が８Ｋ付近に存在することから、比熱
が１０Ｋ未満で大きいものの、１０〜３０Ｋでは小さく
なる。このため、１０Ｋ未満の極低温では蓄熱効率が高
くなるものの、１０〜３０Ｋで蓄熱効率が不充分であ
る。従って、上記したＥｒ3 Ｎｉからなる蓄冷材では、
１０〜３０Ｋの冷凍を発生する冷凍機には適用し難いと
いう問題点がある。
【０００６】故に、本発明は、１０〜３０Ｋで比熱が大
きく、１０〜３０Ｋでの蓄熱効率を向上させ得る蓄冷材
をもつ蓄冷器を提供することを、その技術的課題とする
ものである。
きく、１０〜３０Ｋでの蓄熱効率を向上させ得る蓄冷材
をもつ蓄冷器を提供することを、その技術的課題とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために本発明において講じた技術的手段は、蓄冷材が
充填されてなる蓄冷器において、蓄冷材を、少なくとも
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又は
２種以上を含有する希土類元素２０〜９５ａｔ％と、少
なくともＡｇを含有する添加物５〜８０ａｔ％とから成
る磁性体としたことである。
るために本発明において講じた技術的手段は、蓄冷材が
充填されてなる蓄冷器において、蓄冷材を、少なくとも
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又は
２種以上を含有する希土類元素２０〜９５ａｔ％と、少
なくともＡｇを含有する添加物５〜８０ａｔ％とから成
る磁性体としたことである。
【０００８】ここで、前記Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又は２種以上を含有する希土類元
素とＡｇを用いた蓄冷材では、図１から明らかなよう
に、ＲＡｇ化合物，ＲＡｇ2 化合物，ＲＡｇ化合物とＲ
Ａｇ2 化合物との混在した組織が生成する。そして、こ
れらの化合物の磁気変態点が略１０〜３０Ｋとなり、磁
気変態点付近では比熱のピークが存在することから、略
１０〜３０Ｋで比熱を向上させることができる。
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又は２種以上を含有する希土類元
素とＡｇを用いた蓄冷材では、図１から明らかなよう
に、ＲＡｇ化合物，ＲＡｇ2 化合物，ＲＡｇ化合物とＲ
Ａｇ2 化合物との混在した組織が生成する。そして、こ
れらの化合物の磁気変態点が略１０〜３０Ｋとなり、磁
気変態点付近では比熱のピークが存在することから、略
１０〜３０Ｋで比熱を向上させることができる。
【０００９】希土類元素の含有量が２０ａｔ％未満（即
ち添加物の含有量が８０ａｔ％より多い）であると、例
えば図２及び図３に示すＥｒ−Ａｇ及びＨｏ−Ａｇの状
態図から明らかなように、その磁気変態点が略１０〜３
０ＫとなるＲＡｇ化合物やＲＡｇ2 化合物やＲＡｇ化合
物とＲＡｇ2 化合物との混在した組織が全く生成しな
い。さらに、スピン系の比熱しかもたないＡｇ単体の相
を生成することから、１０〜３０Ｋでの比熱を向上させ
ることができない。一方、希土類元素の含有量が９５ａ
ｔ％より越える（即ち添加物の含有量が５ａｔ％未満で
ある）と、１０Ｋ前後での比熱が低下することが実験的
に確認された。
ち添加物の含有量が８０ａｔ％より多い）であると、例
えば図２及び図３に示すＥｒ−Ａｇ及びＨｏ−Ａｇの状
態図から明らかなように、その磁気変態点が略１０〜３
０ＫとなるＲＡｇ化合物やＲＡｇ2 化合物やＲＡｇ化合
物とＲＡｇ2 化合物との混在した組織が全く生成しな
い。さらに、スピン系の比熱しかもたないＡｇ単体の相
を生成することから、１０〜３０Ｋでの比熱を向上させ
ることができない。一方、希土類元素の含有量が９５ａ
ｔ％より越える（即ち添加物の含有量が５ａｔ％未満で
ある）と、１０Ｋ前後での比熱が低下することが実験的
に確認された。
【００１０】又、希土類元素Ｒの含有量が２０〜５０ａ
ｔ％のときには、ＲＡｇ化合物とＲＡｇ2 化合物との混
在した組織を生成させることができることから、図１に
示すように、その混在した組織の比率に応じて比熱のピ
ークを調整可能となる。一方、希土類元素Ｒの含有量が
５０〜９５ａｔ％のときには、ＲＡｇ化合物とＲとの混
在した組織を生成させることができることから、その混
在した組織の比率に応じて比熱のピークを調整可能とな
る。
ｔ％のときには、ＲＡｇ化合物とＲＡｇ2 化合物との混
在した組織を生成させることができることから、図１に
示すように、その混在した組織の比率に応じて比熱のピ
ークを調整可能となる。一方、希土類元素Ｒの含有量が
５０〜９５ａｔ％のときには、ＲＡｇ化合物とＲとの混
在した組織を生成させることができることから、その混
在した組織の比率に応じて比熱のピークを調整可能とな
る。
【００１１】Ａｇを用いたものでは、その熱伝導率が従
来のＮｉよりも大きいことから、熱交換能力の向上に寄
与する。
来のＮｉよりも大きいことから、熱交換能力の向上に寄
与する。
【００１２】上記技術的手段において、５〜１０Ｋの比
熱を向上させるために、前記添加物内に、Ｂ，Ａｌ，Ｉ
ｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｇａ，Ｓｎ，Ａｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｃｓ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃ
ｄ，Ｈｇ，Ｏｓ，Ｐ，Ｌａ，Ｙの内の少なくとも１種の
元素を含有させることが望ましい。これらの元素が作る
化合物は、磁気変態点が３０Ｋ以下であるので、５〜１
０Ｋの比熱を一層向上させることができる。
熱を向上させるために、前記添加物内に、Ｂ，Ａｌ，Ｉ
ｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｇａ，Ｓｎ，Ａｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｃｓ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃ
ｄ，Ｈｇ，Ｏｓ，Ｐ，Ｌａ，Ｙの内の少なくとも１種の
元素を含有させることが望ましい。これらの元素が作る
化合物は、磁気変態点が３０Ｋ以下であるので、５〜１
０Ｋの比熱を一層向上させることができる。
【００１３】ここで、１０〜３０Ｋでの比熱を低下させ
ないようにするために、これら元素の含有量を、５ａｔ
％以下にすることが望ましい。５ａｔ％よりも多くなる
と、１０〜３０Ｋでの比熱が低下する恐れがある。
ないようにするために、これら元素の含有量を、５ａｔ
％以下にすることが望ましい。５ａｔ％よりも多くなる
と、１０〜３０Ｋでの比熱が低下する恐れがある。
【００１４】
【作用】上記技術的手段によれば、蓄冷材を、少なくと
もＣｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又
は２種以上を含有する希土類元素２０〜９５ａｔ％と、
少なくともＡｇを含有する添加物５〜８０ａｔ％とから
構成したので、磁気変態点が略１０〜３０ＫとなるＲＡ
ｇ化合物やＲＡｇ2 化合物やＲＡｇ化合物とＲＡｇ2 化
合物との混在した組織が主に生成することから、従来の
Ｅｒ3 Ｎｉから成る磁気変態点が１０Ｋ以下（略８Ｋ）
の蓄冷材と比較して、１０〜３０Ｋでの比熱を向上させ
ることができる。
もＣｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又
は２種以上を含有する希土類元素２０〜９５ａｔ％と、
少なくともＡｇを含有する添加物５〜８０ａｔ％とから
構成したので、磁気変態点が略１０〜３０ＫとなるＲＡ
ｇ化合物やＲＡｇ2 化合物やＲＡｇ化合物とＲＡｇ2 化
合物との混在した組織が主に生成することから、従来の
Ｅｒ3 Ｎｉから成る磁気変態点が１０Ｋ以下（略８Ｋ）
の蓄冷材と比較して、１０〜３０Ｋでの比熱を向上させ
ることができる。
【００１５】又、Ｎｉより熱伝導率の大きいＡｇを用い
たので、熱交換能力を一層向上させることができる。
たので、熱交換能力を一層向上させることができる。
【００１６】以上より、１０〜３０Ｋでの蓄熱効率を向
上させることができ、上記技術的手段による蓄冷器を１
０〜３０Ｋの冷凍を発生する冷凍機に適用可能となる。
上させることができ、上記技術的手段による蓄冷器を１
０〜３０Ｋの冷凍を発生する冷凍機に適用可能となる。
【００１７】
〔実施例１〕Ｅｒブロック６．９９ｇ（６０ａｔ％）と
Ａｇブロック３．０１ｇ（４０ａｔ％）とをアーク溶解
炉に配置し、アーク溶解炉内を真空吸引した後、アルゴ
ンガスにて置換する。その後、アーク溶解して蓄冷材を
製造し、５×５×７ｍｍに切断する。ここで、図２に示
す状態図から、上記の如く製造した蓄冷材は、ＥｒＡｇ
化合物（磁気変態点２１Ｋ，比熱ピーク１４〜１５Ｋ）
及びＥｒ（磁気変態点２０Ｋ，比熱ピーク１９Ｋ）の混
在した組織であることが分かる。
Ａｇブロック３．０１ｇ（４０ａｔ％）とをアーク溶解
炉に配置し、アーク溶解炉内を真空吸引した後、アルゴ
ンガスにて置換する。その後、アーク溶解して蓄冷材を
製造し、５×５×７ｍｍに切断する。ここで、図２に示
す状態図から、上記の如く製造した蓄冷材は、ＥｒＡｇ
化合物（磁気変態点２１Ｋ，比熱ピーク１４〜１５Ｋ）
及びＥｒ（磁気変態点２０Ｋ，比熱ピーク１９Ｋ）の混
在した組織であることが分かる。
【００１８】次に、上記の如く製造した蓄冷材の比熱を
Ｇｅ温度計を用いて断熱法により略３〜２５Ｋで測定し
た。ここで、断熱法とは、断熱条件下で試料（ここでは
インゴット）にジュール熱ΔＱを加えたときの温度変化
ΔＴを測定して、ジュール熱ΔＱを温度変化ΔＴで割っ
た値を比熱ΔＣとする方法である。この比熱測定結果を
図４に示す。
Ｇｅ温度計を用いて断熱法により略３〜２５Ｋで測定し
た。ここで、断熱法とは、断熱条件下で試料（ここでは
インゴット）にジュール熱ΔＱを加えたときの温度変化
ΔＴを測定して、ジュール熱ΔＱを温度変化ΔＴで割っ
た値を比熱ΔＣとする方法である。この比熱測定結果を
図４に示す。
【００１９】図４から明らかなように、実施例１の蓄冷
材では、Ｅｒ3 Ｎｉを用いた蓄冷材（従来例１）及びＰ
ｂを用いた蓄冷材（従来例２）と比較して、略８．５〜
２５Ｋでの比熱が大きくなっている。これは、実施例１
の蓄冷材は、ＥｒＡｇ化合物（磁気変態点１８Ｋ）及び
Ｅｒ（磁気変態点２０Ｋ）の混在した組織であることか
ら、両者の磁気変態点の影響から、比熱のピークが略１
６Ｋに存在するためであると考えられる。
材では、Ｅｒ3 Ｎｉを用いた蓄冷材（従来例１）及びＰ
ｂを用いた蓄冷材（従来例２）と比較して、略８．５〜
２５Ｋでの比熱が大きくなっている。これは、実施例１
の蓄冷材は、ＥｒＡｇ化合物（磁気変態点１８Ｋ）及び
Ｅｒ（磁気変態点２０Ｋ）の混在した組織であることか
ら、両者の磁気変態点の影響から、比熱のピークが略１
６Ｋに存在するためであると考えられる。
【００２０】又、実施例１の蓄冷材では、Ｅｒを用いた
蓄冷材（比較例）と比較して、略８．５〜１８Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、実施例１の蓄冷材の比
熱のピークが略１６Ｋに存在するためであると考えられ
る。
蓄冷材（比較例）と比較して、略８．５〜１８Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、実施例１の蓄冷材の比
熱のピークが略１６Ｋに存在するためであると考えられ
る。
【００２１】更に、実施例１の蓄冷材では、Ｅｒを用い
た蓄冷材（比較例）と比較して、略２１〜２５Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、Ｅｒが磁気変態点によ
るスピン系の比熱を主にもっているのに対し、実施例１
の蓄冷材では格子系の比熱しかもたないＡｇを含有して
いるためと考えられる。
た蓄冷材（比較例）と比較して、略２１〜２５Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、Ｅｒが磁気変態点によ
るスピン系の比熱を主にもっているのに対し、実施例１
の蓄冷材では格子系の比熱しかもたないＡｇを含有して
いるためと考えられる。
【００２２】尚、実施例１の蓄冷材の比熱のピークが比
較的に大きくなっているが、これは、Ａｇの比重の大き
さや格子系の比熱が関与するものと考えられる。
較的に大きくなっているが、これは、Ａｇの比重の大き
さや格子系の比熱が関与するものと考えられる。
【００２３】〔実施例２〕Ｅｒブロック７．８４ｇ（７
０ａｔ％）とＡｇブロック２．１６ｇ（３０ａｔ％）と
をアーク溶解炉に配置したこと以外は、実施例１と同様
である。ここで、図２に示す状態図から、実施例２の蓄
冷材も、ＥｒＡｇ化合物（磁気変態点２１Ｋ，比熱ピー
ク１４〜１５Ｋ）及びＥｒ（磁気変態点２０Ｋ）の混在
した組織であることが分かる。尚、この組織において、
ＥｒＡｇ化合物の比率が、実施例１と比較して小さくな
っている。
０ａｔ％）とＡｇブロック２．１６ｇ（３０ａｔ％）と
をアーク溶解炉に配置したこと以外は、実施例１と同様
である。ここで、図２に示す状態図から、実施例２の蓄
冷材も、ＥｒＡｇ化合物（磁気変態点２１Ｋ，比熱ピー
ク１４〜１５Ｋ）及びＥｒ（磁気変態点２０Ｋ）の混在
した組織であることが分かる。尚、この組織において、
ＥｒＡｇ化合物の比率が、実施例１と比較して小さくな
っている。
【００２４】実施例２の蓄冷材の比熱を実施例１と同様
に測定し、その測定結果を図４に示す。
に測定し、その測定結果を図４に示す。
【００２５】図４から明らかなように、実施例２の蓄冷
材でも、Ｅｒ3 Ｎｉを用いた蓄冷材（従来例１）及びＰ
ｂを用いた蓄冷材（従来例２）と比較して、略８．５〜
２５Ｋでの比熱が大きくなっている。これは、実施例２
の蓄冷材も、ＥｒＡｇ化合物（磁気変態点２１Ｋ）及び
Ｅｒ（磁気変態点２０Ｋ）の混在した組織であることか
ら、比熱ピークが１５〜２０Ｋ付近に存在すると考えら
れる。
材でも、Ｅｒ3 Ｎｉを用いた蓄冷材（従来例１）及びＰ
ｂを用いた蓄冷材（従来例２）と比較して、略８．５〜
２５Ｋでの比熱が大きくなっている。これは、実施例２
の蓄冷材も、ＥｒＡｇ化合物（磁気変態点２１Ｋ）及び
Ｅｒ（磁気変態点２０Ｋ）の混在した組織であることか
ら、比熱ピークが１５〜２０Ｋ付近に存在すると考えら
れる。
【００２６】又、実施例２の蓄冷材では、Ｅｒを用いた
蓄冷材（比較例）と比較して、略８．５〜１８Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、実施例１の蓄冷材の比
熱のピークが略１６Ｋに存在するためであると考えられ
る。
蓄冷材（比較例）と比較して、略８．５〜１８Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、実施例１の蓄冷材の比
熱のピークが略１６Ｋに存在するためであると考えられ
る。
【００２７】更に、実施例２の蓄冷材では、Ｅｒを用い
た蓄冷材（比較例）と比較して、略２１〜２５Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、Ｅｒが磁気変態点によ
るスピン系の比熱を主にもっているのに対し、実施例１
の蓄冷材では格子系の比熱しかもたないＡｇを含有して
いるためと考えられる。
た蓄冷材（比較例）と比較して、略２１〜２５Ｋでの比
熱が大きくなっている。これは、Ｅｒが磁気変態点によ
るスピン系の比熱を主にもっているのに対し、実施例１
の蓄冷材では格子系の比熱しかもたないＡｇを含有して
いるためと考えられる。
【００２８】尚、実施例２の蓄冷材の比熱のピークが比
較的に大きくなっているが、これは、Ａｇの比重の大き
さや格子系の比熱が関与するものと考えられる。
較的に大きくなっているが、これは、Ａｇの比重の大き
さや格子系の比熱が関与するものと考えられる。
【００２９】尚、実施例２の蓄冷材では、比熱のピーク
が略１６．５Ｋ付近に存在して実施例１の蓄冷材よりも
比熱のピークが高温側へずれているが、これは、蓄冷材
内の混在した組織において、ＡｇＥｒ化合物の比率が、
実施例１の蓄冷材と比較して小さくなっているためであ
ると考えられる。
が略１６．５Ｋ付近に存在して実施例１の蓄冷材よりも
比熱のピークが高温側へずれているが、これは、蓄冷材
内の混在した組織において、ＡｇＥｒ化合物の比率が、
実施例１の蓄冷材と比較して小さくなっているためであ
ると考えられる。
【００３０】〔比較例〕Ｅｒ１０ｇを溶解して蓄冷材を
製造したもので、この蓄冷材の比熱を実施例１と同様に
測定し、その測定結果を図４に示す。
製造したもので、この蓄冷材の比熱を実施例１と同様に
測定し、その測定結果を図４に示す。
【００３１】図４から明らかなように、比較例の蓄冷材
は、１８〜２１Ｋ付近での比熱は実施例１，２よりも大
きいものの、１５Ｋ以下での比熱は実施例１，２のみな
らず従来例１と比較して小さい。これは、比熱のピーク
が２０Ｋ付近に存在するためであると考えられる。
は、１８〜２１Ｋ付近での比熱は実施例１，２よりも大
きいものの、１５Ｋ以下での比熱は実施例１，２のみな
らず従来例１と比較して小さい。これは、比熱のピーク
が２０Ｋ付近に存在するためであると考えられる。
【００３２】〔従来例１〕Ｅｒブロック８．９５ｇ（７
５ａｔ％）とＮｉブロック１．０５ｇ（２５ａｔ％）と
をアーク溶解炉に配置したこと以外は、実施例１と同様
である。ここで、従来例１の蓄冷材は、Ｅｒ3 Ｎｉ（磁
気変態点８Ｋ）であり、その比熱を実施例１と同様に測
定し、その測定結果を図４に示す。
５ａｔ％）とＮｉブロック１．０５ｇ（２５ａｔ％）と
をアーク溶解炉に配置したこと以外は、実施例１と同様
である。ここで、従来例１の蓄冷材は、Ｅｒ3 Ｎｉ（磁
気変態点８Ｋ）であり、その比熱を実施例１と同様に測
定し、その測定結果を図４に示す。
【００３３】図４から明らかなように、従来例１の蓄冷
材は、８Ｋ以下での比熱は大きいが、８．５Ｋ以上での
比熱は実施例１，２と比較して小さくなっている。これ
は、Ｅｒ3 Ｎｉの磁気変態点が８Ｋに存在し、比熱のピ
ークが７Ｋ付近に存在するためであると考えられる。
材は、８Ｋ以下での比熱は大きいが、８．５Ｋ以上での
比熱は実施例１，２と比較して小さくなっている。これ
は、Ｅｒ3 Ｎｉの磁気変態点が８Ｋに存在し、比熱のピ
ークが７Ｋ付近に存在するためであると考えられる。
【００３４】〔従来例２〕Ｐｂ１０ｇを溶解して蓄冷材
を製造したもので、この蓄冷材の比熱を実施例１と同様
に測定し、その測定結果を図４に示す。
を製造したもので、この蓄冷材の比熱を実施例１と同様
に測定し、その測定結果を図４に示す。
【００３５】図４から明らかなように、従来例２の蓄冷
材は、２５Ｋ以下での比熱は実施例１，２と比較して小
さくなっている。これは、格子振動にもとづく格子系の
比熱が温度降下と共に著しく低下すると共にスピン系の
比熱をもたないためであると考えられる。
材は、２５Ｋ以下での比熱は実施例１，２と比較して小
さくなっている。これは、格子振動にもとづく格子系の
比熱が温度降下と共に著しく低下すると共にスピン系の
比熱をもたないためであると考えられる。
【００３６】尚、実施例１，２に係る蓄冷材が充填され
た蓄冷器は、３０Ｋ以下特に８．５〜３０Ｋの冷凍を発
生するスターリング式，ＧＭ式，パルス管式，ゾルベー
式，共鳴管式等の各種の冷凍機に適用できる。又、多段
冷凍機の温度に合わせて、各段に用いることも可能であ
る。
た蓄冷器は、３０Ｋ以下特に８．５〜３０Ｋの冷凍を発
生するスターリング式，ＧＭ式，パルス管式，ゾルベー
式，共鳴管式等の各種の冷凍機に適用できる。又、多段
冷凍機の温度に合わせて、各段に用いることも可能であ
る。
【００３７】
【発明の効果】本発明は、以下の如く効果を有する。
【００３８】蓄冷材を、少なくともＣｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又は２種以上を含有する
希土類元素２０〜９５ａｔ％と、少なくともＡｇを含有
する添加物５〜８０ａｔ％とから構成したので、１０〜
３０Ｋでの比熱を向上させることができる。その結果、
１０〜３０Ｋでの蓄熱効率を向上させることができ、１
０〜３０Ｋの冷凍を発生する冷凍機に適用可能となる。
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又は２種以上を含有する
希土類元素２０〜９５ａｔ％と、少なくともＡｇを含有
する添加物５〜８０ａｔ％とから構成したので、１０〜
３０Ｋでの比熱を向上させることができる。その結果、
１０〜３０Ｋでの蓄熱効率を向上させることができ、１
０〜３０Ｋの冷凍を発生する冷凍機に適用可能となる。
【図１】本発明に係る蓄冷材内に存在する合金の磁気変
態点を示すグラフである。
態点を示すグラフである。
【図２】Ａｇ−Ｅｒの状態図である。
【図３】Ａｇ−Ｈｏの状態図である。
【図４】本発明の実施例１，２及び従来例１，２の低温
での比熱特性を示すグラフである。
での比熱特性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 上原 徹 (56)参考文献 特開 平１−310269（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−239586（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−239447（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 9/00
Claims (3)
- 【請求項１】 蓄冷材が充填されてなる蓄冷器におい
て、 前記蓄冷材は、少なくともＣｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍの１種又は２種以上を含有する希土類元
素２０〜９５ａｔ％と、少なくともＡｇを含有する添加
物５〜８０ａｔ％とから成る磁性体であることを特徴と
する蓄冷器。 - 【請求項２】 請求項１の蓄冷器において、 前記添加物は、Ｂ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｇａ，Ｓ
ｎ，Ａｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｃｓ，Ｉ
ｒ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｏｓ，Ｐ，Ｌａ，
Ｙの内の少なくとも１種の元素を含有していることを特
徴とする蓄冷器。 - 【請求項３】 請求項２の蓄冷器において、 前記少なくとも１種の元素の含有量は、５ａｔ％以下で
あることを特徴とする蓄冷器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09016194A JP3265821B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 蓄冷器 |
| US08/909,159 US6030468A (en) | 1994-04-27 | 1997-08-11 | Cold accumulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09016194A JP3265821B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 蓄冷器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294034A JPH07294034A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3265821B2 true JP3265821B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=13990774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09016194A Ceased JP3265821B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 蓄冷器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6030468A (ja) |
| JP (1) | JP3265821B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7114340B2 (en) * | 2000-03-08 | 2006-10-03 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Method of making active magnetic refrigerant materials based on Gd-Si-Ge alloys |
| WO2006022297A1 (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-02 | Ulvac Cryogenics Incorporated | 蓄冷器及びクライオポンプ |
| TWI585298B (zh) * | 2008-04-04 | 2017-06-01 | 布魯克機械公司 | 利用錫銻合金的低溫泵及其使用方法 |
| JP4703699B2 (ja) * | 2008-09-04 | 2011-06-15 | 株式会社東芝 | 磁気冷凍用磁性材料、磁気冷凍デバイスおよび磁気冷凍システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL161196C (nl) * | 1974-09-02 | 1980-01-15 | Philips Nv | Warmtegenerator, waarvan de vulmassa een zeldzaam aardelement bevat. |
| JP2585240B2 (ja) * | 1987-01-19 | 1997-02-26 | 株式会社東芝 | 蓄冷材料の製造方法 |
| JPH07101134B2 (ja) * | 1988-02-02 | 1995-11-01 | 株式会社東芝 | 蓄熱材料および低温蓄熱器 |
| US5186765A (en) * | 1989-07-31 | 1993-02-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cold accumulating material and method of manufacturing the same |
| EP0477917B1 (en) * | 1990-09-28 | 1994-03-23 | Mitsubishi Materials Corporation | Magnetic substances for refrigeration at very low temperatures |
| JPH04242901A (ja) * | 1991-01-07 | 1992-08-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 磁気冷凍用磁性体材料 |
| US5269854A (en) * | 1991-02-05 | 1993-12-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Regenerative material |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP09016194A patent/JP3265821B2/ja not_active Ceased
-
1997
- 1997-08-11 US US08/909,159 patent/US6030468A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07294034A (ja) | 1995-11-10 |
| US6030468A (en) | 2000-02-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |