JP7245474B2 - 磁気冷凍用途に有用な磁気熱量合金 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年2月22日に出願された、発明の名称が「Magnetocaloric Alloys Useful for Magnetic Refrigeration Applications」の米国仮特許出願第62/634,078号明細書、および2018年7月3日に出願された、発明の名称が「Magnetocaloric Alloys Useful for Magnetic Refrigeration Applications」の米国仮特許出願第62/693,719号明細書に対する優先権を主張し、それらの内容は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、アメリカ合衆国エネルギー省によって付与されたDE-SC0015932の下で政府支援によりなされたものである。政府は、本発明においてある一定の権利を有する。
Co0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Co0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Co0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Ce0.1Co0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce1.0Si0.8Cr0.1Cu0.1、Nd1.0Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd1.0Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Cu0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Cu0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Ce0.1Cu0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce1.0Si0.8Cr0.1Zn0.1、Nd1.0Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd1.0Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Zn0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Zn0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Ce0.1Zn0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Zn0.1である。
で数量化することができる。材料の温度変化は、材料のエントロピーの変化によって引き起こされる。
Co0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Co0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Co0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Ce0.1Co0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce1.0Si0.8Cr0.1Cu0.1、Nd1.0Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd1.0Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Cu0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Cu0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Cu0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Ce0.1Cu0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Cu0.1、Ce1.0Si0.8Cr0.1Zn0.1、Nd1.0Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd1.0Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Zn0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Zn0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Ce0.1Zn0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Zn0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Ce0.1Zn0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Zn0.1である。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd1.0Si0.9Mn0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。125°K付近で起きる二次相転移を伴うNd1.0Si0.9Mn0.1合金に関して、図1は、ΔS対温度のプロットを示し、図2は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd0.5Gd0.5Si0.9Mn0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。225°K付近で起きる二次相転移を伴うNd0.5Gd0.5Si0.9Mn0.1合金に関して、図2は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.9Mn0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。125°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.9Mn0.1合金に関して、図2は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ce1.0Si0.9Mn0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。7°K付近で起きる二次相転移を伴うCe1.0Si0.9Mn0.1合金に関して、図3は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd0.5Gd0.5Si0.9Cr0.2インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。235°K付近で起きる二次相転移を伴うNd0.5Gd0.5Si0.9Cr0.2合金に関して、図4は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd0.5Gd0.5Si0.7Mn0.1Cr0.2インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。235°K付近で起きる二次相転移を伴うNd0.5Gd0.5Si0.7Mn0.1Cr0.2合金に関して、図4は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd0.5Gd0.5Si0.7Mn0.2Cr0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。235°K付近で起きる二次相転移を伴うNd0.5Gd0.5Si0.7Mn0.2Cr0.1合金に関して、図4は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd0.5Gd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。235°K付近で起きる二次相転移を伴うNd0.5Gd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1合金に関して、図4は、ΔS対温度のプロットを示す。このデータは、最適なドーピング濃度y+z=2(式中、yおよびZの両方は、0より大きい)を示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd0.2Gd0.8Si0.8Cr0.2インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。293°K付近で起きる二次相転移を伴うNd0.2Gd0.8Si0.8Cr0.2合金に関して、図4は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd1.0Si0.9Cr0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。75°K付近で起きる二次相転移を伴うNd1.0Si0.9Cr0.1合金に関して、図5は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd1.0Si0.8Cr0.2インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。75°K付近で起きる二次相転移を伴うNd1.0Si0.8Cr0.2合金に関して、図6は、ΔS対温度のプロットを示し、図5は、磁化対温度を示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd1.0Si0.9Mn0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。75°K付近で起きる二次相転移を伴うNd1.0Si0.9Mn0.1合金に関して、図7は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd1.0Si0.8Mn0.2インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。75°K付近で起きる二次相転移を伴うNd1.0Si0.8Mn0.2合金に関して、図8は、ΔS対温度のプロットを示し、図7は、磁化対温度を示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.95Mn0.05インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。325°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.95Mn0.05合金に関して、図9は、磁化対温度のプロットを示す。
す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.9Mn0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。325°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.9Mn0.1合金に関して、図9は、磁化対温度のプロットを示す。
す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.8Mn0.2インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。325°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.8Mn0.2合金に関して、図10は、ΔS対温度のプロットを示し、図9は、磁化対温度を示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.7Mn0.3インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。325°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.7Mn0.3合金に関して、図9は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.9Cr0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。325°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.9Cr0.1合金に関して、図11は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.8Cr0.2インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。325°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.8Cr0.2合金に関して、図12は、ΔS対温度のプロットを示し、図11は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.7Cr0.3インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。325°K付近で起きる二次相転移を伴うGd1.0Si0.7Cr0.3合金に関して、図11は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ce1.0Si0.9Al0.1インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。7°K付近で起きる二次相転移を有するCe1.0Si0.9Al0.1合金に関して、図13は、磁化対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1300℃にて1時間、アニールした。160°K付近で起きる相転移を伴うGd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1合金に関して、図14は、3Tフィールド下でのΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1300℃にて6時間、アニールした。160°Kおよび240°K付近で起きる二重相転移を伴うGd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1合金に関して、図14は、3Tフィールド下でのΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.15Cr0.05インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1300℃にて6時間、アニールした。230°K付近で起きる相転移を伴うGd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.15Cr0.05合金に関して、図14は、3Tフィールド下でのΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.2インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1300℃にて6時間、アニールした。245°K付近で起きる相転移を伴うGd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.2合金に関して、図14は、3Tフィールド下でのΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.8Cr0.2インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1400℃にて2時間、アニールした。330°K付近で起きる相転移を伴うGd1.0Si0.8Cr0.2合金に関して、図15は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1300℃にて6時間、アニールした。160°K付近で起きる相転移を伴うGd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1合金に関して、図16は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Ni0.1インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1300℃にて6時間、アニールした。160°K付近で起きる相転移を伴うGd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Ni0.1合金に関して、図17は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd0.5Ce0.5Si0.8Cr0.2インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1200℃にて12時間、アニールした。125°K付近で起きる相転移を伴うGd0.5Ce0.5Si0.8Cr0.2合金に関して、図18は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Nd1.0Si0.8Cr0.1Co0.1インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で1200℃にて12時間、アニールした。70°K付近で起きる相転移を伴うNd1.0Si0.8Cr0.1Co0.1合金に関して、図19は、ΔS対温度のプロットを示す。
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Gd1.0Si0.8Cr0.2インゴットを調製した。インゴットを、アルゴン下で石英管中に密封して、放射炉中で、1100℃にて4週間、アニールした。340°K付近で起きる相転移を伴うGd1.0Si0.8Cr0.2合金に関して、図20は、ΔS対温度のプロットを示す。
開示される磁気熱量材料を含む例となる磁気冷凍機は、下記工程1)磁気熱量材料を、薄板またはミリメートルサイズの球へ調製する工程、2)磁気熱量材料を、磁場に配置させる工程であって、磁場の印加により材料を熱くさせる、工程、3)伝熱流体を使用して、熱を磁気熱量材料から除去する工程、4)次に、磁場を除去して、磁気熱量材料を冷却させる工程、5)続いて、冷えた磁気熱量材料を、所望の冷凍環境に曝露させる工程であって、冷凍環境からの熱が、磁気材料に移される、工程、6)続いて、工程1~工程5を繰り返して、冷凍環境内で所望の低温を維持する冷凍サイクルを創り出す工程によって作製される。
開示される磁気熱量材料を含む例となる磁気冷凍機を、伝熱流体を工程5で使用して冷えた磁気熱量材料を所望の冷凍環境に曝露しかつ冷凍環境からの熱を伝熱流体に移す以外は実施例13と同様にして、下記の類似した工程によって作製する。
ヒートポンプの少なくとも一部を磁気熱量材料から製作することを含む例となるヒートポンプを、開示される本発明の少なくとも1つの磁気熱量材料、少なくとも1つの永久磁石、および少なくとも1つの機械的移動システムを組み込むことによって作製する。ここで、少なくとも1つの振動周期が機械的移動システムによって実施されると、永久磁石によって発生する磁場により、磁気熱量材料の磁気熱量効果が可能となり、磁気熱量材料が、磁場へまたは磁場から移動されると、磁気熱量材料の温度の変化が起こり、機械的移動システムは、永久磁石、磁気熱量材料、磁石遮蔽材料、またはそれらの任意の組合せを物理的に移動させることによって、少なくとも1つの振動周期を実施し、少なくとも1つの振動周期は、既定の磁場増加速度で、磁場を磁気熱量材料に曝露させることと、磁場を、磁気熱量材料付近に、または磁気熱量材料に接触して、指定の接触保持時間、保持することと、磁場を磁気熱量材料から、既定の減少速度で除去することと、磁場を指定の除去保持時間、磁気熱量材料から離れて保持することとを含み、少なくとも1つの振動周期は、ヒートポンプデバイスの片側での冷却を提供するように最適化される。
Claims (16)
- (AXB1-x)Si1-y-z(DyEz)
(式中、
AおよびBは、Ce、Nd、またはGdからなる群から選択され、
Dは、CrまたはMnからなる群から選択され、
Eは、Cr、Mn、Ni、およびCoからなる群から選択され、
xは、0~1.0の範囲であり、
yは、0.05~0.3の範囲であり、
zは、0~0.25の範囲であり、0.05≦y+z≦0.3である)
を含む磁気熱量材料。 - y+z=0.2である、請求項1に記載の磁気熱量材料。
- (AxB1-x)Si0.8Mn0.2
(式中、
AおよびBは、Ce、Nd、またはGdからなる群から選択され、
xは、0~1.0の範囲である)
を含む、請求項2に記載の磁気熱量材料。 - Ce1.0Si0.8Mn0.2、Nd1.0Si0.8Mn0.2、Gd1.0Si0.8Mn0.2、Ce0.1Nd0.9Si0.8Mn0.2、Ce0.2Nd0.8Si0.8Mn0.2、Ce0.3Nd0.7Si0.8Mn0.2、Ce0.4Nd0.6Si0.8Mn0.2、Ce0.5Nd0.5Si0.8Mn0.2、Ce0.6Nd0.4Si0.8Mn0.2、Ce0.7Nd0.3Si0.8Mn0.2、Ce0.8Nd0.2Si0.8Mn0.2、Ce0.9Nd0.1Si0.8Mn0.2、Gd0.1Nd0.9Si0.8Mn0.2、Gd0.2Nd0.8Si0.8Mn0.2、Gd0.3Nd0.7Si0.8Mn0.2、Gd0.4Nd0.6Si0.8Mn0.2、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.2、Gd0.6Nd0.4Si0.8Mn0.2、Gd0.7Nd0.3Si0.8Mn0.2、Gd0.8Nd0.2Si0.8Mn0.2、Gd0.9Nd0.1Si0.8Mn0.2、Ce0.1Gd0.9Si0.8Mn0.2、Ce0.2Gd0.8Si0.8Mn0.2、Ce0.3Gd0.7Si0.8Mn0.2、Ce0.4Gd0.6Si0.8Mn0.2、Ce0.5Gd0.5Si0.8Mn0.2、Ce0.6Gd0.4Si0.8Mn0.2、Ce0.7Gd0.3Si0.8Mn0.2、Ce0.8Gd0.2Si0.8Mn0.2、Ce0.9Gd0.1Si0.8Mn0.2である、請求項3に記載の磁気熱量材料。
- (AxB1-x)Si0.8Cr0.2
(式中、
AおよびBは、Ce、Nd、またはGdからなる群から選択され、
xは、0~1.0の範囲である)
を含む、請求項2に記載の磁気熱量材料。 - Ce1.0Si0.8Cr0.2、Nd1.0Si0.8Cr0.2、Gd1.0Si0.8Cr0.2、Ce0.1Nd0.9Si0.8Cr0.2、Ce0.2Nd0.8Si0.8Cr0.2、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.2、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.2、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.2、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.2、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.2、Ce0.8Nd0.2Si0.8Cr0.2、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.2、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.2、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.2、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.2、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.2、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.2、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.2、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.2、Gd0.8Nd0.2Si0.8Cr0.2、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.2、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.2、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.2、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.2、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.2、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.2、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.2、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.2、Ce0.8Gd0.2Si0.8Cr0.2、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.2である、請求項5に記載の磁気熱量材料。
- (AxB1-x)Si0.8Mn0.1Cr0.1
(式中、
AおよびBは、Ce、Nd、またはGdからなる群から選択され、
xは、0~1.0の範囲である)
を含む、請求項2に記載の磁気熱量材料。 - Ce1.0Si0.8Mn0.1Cr0.1、Nd1.0Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd1.0Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.1Nd0.9Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.2Nd0.8Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Mn0.1Cr0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Mn0.1Cr0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Mn0.1Cr0.1である、請求項7に記載の磁気熱量材料。
- (AxB1-x)Si0.8Mn0.05Cr0.15
(式中、
AおよびBは、Ce、Nd、またはGdからなる群から選択され、
xは、0~1.0の範囲である)
を含む、請求項2に記載の磁気熱量材料。 - Ce1.0Si0.8Mn0.05Cr0.15、Nd1.0Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd1.0Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.1Nd0.9Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.2Nd0.8Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.3Nd0.7Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.4Nd0.6Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.5Nd0.5Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.6Nd0.4Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.7Nd0.3Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.8Nd0.2Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.9Nd0.1Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.1Nd0.9Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.2Nd0.8Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.3Nd0.7Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.4Nd0.6Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.6Nd0.4Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.7Nd0.3Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.8Nd0.2Si0.8Mn0.05Cr0.15、Gd0.9Nd0.1Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.1Gd0.9Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.2Gd0.8Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.3Gd0.7Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.4Gd0.6Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.5Gd0.5Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.6Gd0.4Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.7Gd0.3Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.8Gd0.2Si0.8Mn0.05Cr0.15、Ce0.9Gd0.1Si0.8Mn0.05Cr0.15である、請求項9に記載の磁気熱量材料。
- (AxB1-x)Si0.8Mn0.15Cr0.05
(式中、
AおよびBは、Ce、Nd、またはGdからなる群から選択され、
xは、0~1.0の範囲である)
を含む、請求項2に記載の磁気熱量材料。 - Ce1.0Si0.8Mn0.15Cr0.05、Nd1.0Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd1.0Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.1Nd0.9Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.2Nd0.8Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.3Nd0.7Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.4Nd0.6Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.5Nd0.5Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.6Nd0.4Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.7Nd0.3Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.8Nd0.2Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.9Nd0.1Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.1Nd0.9Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.2Nd0.8Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.3Nd0.7Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.4Nd0.6Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.5Nd0.5Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.6Nd0.4Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.7Nd0.3Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.8Nd0.2Si0.8Mn0.15Cr0.05、Gd0.9Nd0.1Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.1Gd0.9Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.2Gd0.8Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.3Gd0.7Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.4Gd0.6Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.5Gd0.5Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.6Gd0.4Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.7Gd0.3Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.8Gd0.2Si0.8Mn0.15Cr0.05、Ce0.9Gd0.1Si0.8Mn0.15Cr0.05である、請求項11に記載の磁気熱量材料。
- (AxB1-x)Si0.8Cr0.1E0.1
(式中、
AおよびBは、Ce、Nd、またはGdからなる群から選択され、
Eは、NiおよびCoからなる群から選択され、
xは、0~1.0の範囲である)
を含む、請求項2に記載の磁気熱量材料。 - Ce1.0Si0.8Cr0.1Ni0.1、Nd1.0Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd1.0Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Cr0.1Ni0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Ni0.1、Ce1.0Si0.8Cr0.1Co0.1、Nd1.0Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd1.0Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.8Nd0.2Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.1Nd0.9Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.2Nd0.8Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.3Nd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.4Nd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.5Nd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.6Nd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.7Nd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.8Nd0.2Si0.8Cr0.1Co0.1、Gd0.9Nd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.1Gd0.9Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.2Gd0.8Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.3Gd0.7Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.4Gd0.6Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.5Gd0.5Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.6Gd0.4Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.7Gd0.3Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.8Gd0.2Si0.8Cr0.1Co0.1、Ce0.9Gd0.1Si0.8Cr0.1Co0.1である、請求項13に記載の磁気熱量材料。
- 請求項1から14のいずれかに記載の磁気熱量材料を含む、磁気冷凍機。
- ヒートポンプを製造する方法であって、前記ヒートポンプの少なくとも一部を、請求項1から14のいずれかに記載の磁気熱量材料から製作することを含む、方法。
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