JP6382470B1 - 蓄冷材及びその製造方法、蓄冷器並びに冷凍機 - Google Patents
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Abstract
本発明の蓄冷材は、希土類元素を含む粒子の焼結体を含み、前記焼結体の空隙率が30〜40%である。本発明の蓄冷材の製造方法は、希土類元素を含む原料粒子を焼結する工程を具備し、前記原料粒子は、D50が100〜320μmであり、D90/D10が1.5〜2.5である(ただし、D10、D50、D90はそれぞれ粒度分布曲線の全粒子数の10%目、50%目、90%目に該当する平均粒子径である)。
Description
項1
希土類元素を含む粒子の焼結体を含み、前記焼結体の空隙率が30〜40%である、蓄冷材。
項2
前記焼結体の少なくとも側面が焼結層で被覆されており、当該焼結層が前記焼結体よりも低い空隙率を有する、項1に記載の蓄冷材。
項3
前記焼結体はテーパー状に形成されている、項1又は2に記載の蓄冷材。
項4
前記希土類元素は、Ho,Er,Dy,Tb,Yb及びGdからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、項1〜3のいずれか1項に記載の蓄冷材。
項5
項1〜4のいずれか1項に記載の蓄冷材の製造方法において、
希土類元素を含む原料粒子を焼結する工程を具備し、
前記原料粒子は、D50が100〜320μmであり、D90/D10が1.5〜2.5であり、D10、D50、D90はそれぞれ粒度分布曲線の全粒子数の10%目、50%目、90%目に該当する平均粒子径を表す、製造方法。
項6
項1〜4のいずれか1項に記載の蓄冷材を備える。蓄冷器。
項7
項6に記載の蓄冷器を備える、冷凍機。
本実施形態の蓄冷材は、希土類元素を含む粒子の焼結体を含み、前記焼結体の空隙率が30〜40%である。当該蓄冷材は、所定の空隙率を有する焼結体を構成要素とすることで、例えば、蓄冷器に充填された場合に、充填率を向上させることができ、しかも、適切な範囲の充填率を有していることで、適度な通気性を有していることから、蓄冷器における冷媒ガスの圧力損失も適正な範囲とすることができる。よって、本発明の蓄冷材は、高い冷凍能力を発揮することができ、この蓄冷材を充填容器(蓄冷容器ともいう)に備える冷凍機は高い冷凍能力を発揮することができる。
焼結体の空隙率(%)={1−A/(B×C)}×100 (1)
ここで、Aは焼結体の実測重量、Bは焼結体の見かけ体積、Cは焼結体の比重である。焼結体の見かけ体積は、例えば、焼結体の寸法から計測すればよい。
RMa (1)
(式(1)中、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種であり、MはNi,Co,Cu,Ag,Al,Ru,In,Ga,Ge,SiおよびRhから選択される少なくとも1種であり、aは原子比で0≦a≦9.0を満足する。)
で表わされる組成を有することができる。
Er1−xRxNi1+α (2)
〔式中、xは0<x<1、αは−1<α<1を示す。Rは希土類元素から選ばれる少なくとも一種を示す。〕
で表される化合物であってもよい。
1)明確なファセット状の比熱ピークは認められない、
2)20K以下では鉛より比熱が大きい、
3)比熱ピークより高温側での比熱低下が大きい、
4)9K付近における比熱はHoCu2の高温側比熱ピークとほぼ同等の比熱である、等の特徴を有する(図2(c))。
1)それにより、明確なファセット状の比熱ピークは認められない、
2)約23K以下では鉛より比熱が大きい、
3)30K以下での極端な比熱低下は見られない、
4)9K付近における比熱はHoCu2の高温側比熱ピークに比べ小さい、
等の特徴を有する(図2(c))。
1)10〜25K付近にファセット状の比熱ピークを有する、
2)25K以下で鉛より比熱が大きい、
3)比熱ピークより高温側での比熱低下が僅かである、
4)9K付近の比熱はHoCu2の比熱に近い、
等の特徴を有する(図2(d))。
蓄冷材は、例えば、希土類元素を含む原料粒子を焼結する工程を具備する方法によって製造することができる。
上述のように、本発明の蓄冷材は、単独又は他の蓄冷材と組み合わせて充填することにより蓄冷器を構成することができる。例えば、蓄冷器に備え付けられている充填容器に蓄冷材を充填することで、蓄冷器を構成することができる。
公知のアトマイズ法によりHoCu2粒子を製造し、得られたHoCu2粒子に対して100μmおよび300μmの篩(実施例1〜5、比較例1,3)又は200μmおよび400μmの篩(実施例6〜8、比較例2)により、微粒子および粗大粒子の除去を行った。これにより、後記表1に示す粒子径及び粒度分布を有する原料粒子を得た。得られた原料粒子のDTA(示差熱分析)を行うことで、HoCu2粒子の融点を求めた。
実施例及び比較例で得られた焼結体の圧力損失を圧力損失評価装置で測定した。
<判定基準>
◎:空隙率が参考例1の球状粉より低く、圧力損失が0.050MP以上、0.070MP以下である。
○:空隙率が参考例1の球状粉と同じ又は低く、圧力損失が0.040MPa以上、0.050MPa未満である。
△:空隙率が参考例1の球状粉と同じ又は高く、圧力損失が0.035MPa以上、0.040MPa未満、もしくは、空隙率が参考例1の球状粉より低いが、圧力損失が0.070MPaを超え、0.075MP以下である。
×:空隙率が30%を下回り、又は、圧力損失が0.035Mpa未満である、もしくは、空隙率が40%を超え、圧力損失が0.075MPa越える。
蓄冷材(焼結体)の空隙率は、下記式(1)から算出した。
焼結体の空隙率(%)={1−A/(B×C)}×100 (1)
ここで、Aは焼結体の実測重量、Bは焼結体の見かけ体積、Cは焼結体の比重である。焼結体の見かけ体積は、焼結体の寸法から計測した。
実施例1と同様の方法でHoCu2粒子を製造し、後記表1に示す粒子径及び粒度分布を有する原料粒子を得た。得られた原料粒子は、焼結処理を行わずに、内径φ28mmのプラスチック製の管31に充填した。この充填にあたっては、通気性の高い(つまり、圧力損失の低い)フェルトをフィルターとし、金網をバックアップとして共に管31に挿入した後、その上に上記原料粒子200gを投入して充填し、さらに充填した原料粒子の上に前記同様のフェルト及び金網を挿入して、一対のフェルトで原料粒子を挟み込むように保持させた。このように原料粒子を充填した状態で、前記の圧力損失測定を行った。なお、この場合の空隙率は、フェルト間の距離および管31の直径から原料粒子の充填部の見かけ体積を求め、原料粒子200g分の体積を見かけ体積で除することにより算出した。
11:焼結部
12:空隙部
13:粒子
Claims (7)
- 希土類元素を含む粒子の焼結体を含み、前記焼結体の空隙率が30〜40%であり、
前記粒子は、D50が100〜320μmであり、D90/D10が1.5〜2.5であり、
D10、D50、D90はそれぞれ粒度分布曲線の全粒子数の10%目、50%目、90%目に該当する平均粒子径を表す、蓄冷材。 - 前記焼結体の少なくとも側面が焼結層で被覆されており、当該焼結層が前記焼結体よりも低い空隙率を有する、請求項1に記載の蓄冷材。
- 前記焼結体はテーパー状に形成されている、請求項1又は2に記載の蓄冷材。
- 前記希土類元素は、Ho,Er,Dy,Tb,Yb及びGdからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄冷材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄冷材の製造方法において、
希土類元素を含む原料粒子を焼結する工程を具備し、
前記原料粒子は、D50が100〜320μmであり、D90/D10が1.5〜2.5であり、D10、D50、D90はそれぞれ粒度分布曲線の全粒子数の10%目、50%目、90%目に該当する平均粒子径を表す、製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄冷材を備える。蓄冷器。
- 請求項6に記載の蓄冷器を備える、冷凍機。
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