JPH01310269A - 蓄熱材料および低温蓄熱器 - Google Patents

蓄熱材料および低温蓄熱器

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JPH01310269A
JPH01310269A JP63225916A JP22591688A JPH01310269A JP H01310269 A JPH01310269 A JP H01310269A JP 63225916 A JP63225916 A JP 63225916A JP 22591688 A JP22591688 A JP 22591688A JP H01310269 A JPH01310269 A JP H01310269A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、蓄熱物質を充填した低温蓄熱器に関する。
（従来の技術） 近年、超電導技術の発展は著しく、その応用分野が拡大
するに伴って小型で高性能の冷凍機の開発が不可欠にな
ってきている。かかる小型冷凍機は、軽量・小型で熱効
率の高いことが要求されている。
このようなことから、気体冷凍に代わる磁気熱量効果を
用いた熱サイクル（例えばカルノー、エリクソン）によ
る新たな冷凍方式（磁気冷凍）及びスターリングサイク
ルによる気体冷凍の高性能化の研究が盛んに行われてい
る。
前記スターリング等の熱サイクルによる気体冷凍機の高
性能化を図るには、蓄熱器、圧縮部及び膨張部の改良が
重要な課題となっている。特に、蓄熱器を構成する蓄熱
材料はその性能を大きく左右する。かかる蓄熱材料は、
銅や鉛の比熱が著しく低下する２０に以下においても高
い比熱を有する材料が要望されており、これについても
各種の磁性体が検討されている。
また、前記蓄熱器は冷凍機に組込まれて使用されること
が多く、例えばスターリングサイクル作動する装置、ブ
イルロイミールサイクルで作動する装置或いはギフオー
ド−マクマホン型の装置に用いられている。これらの装
置においては、圧縮された作動媒質が蓄熱器内を一方向
に流れてその熱エネルギーを充填物質に供給し、ここで
膨張した作動媒質が反対方向に流れ、充填物質から熱エ
ネルギーを受取る。こうした過程で復熱効果が良好にな
るに伴って作動媒質サイクルの熱効率が良好となり、−
層低い温度を実現することが可能となる。
ところで、低温蓄熱器においては従来より充填物質を鉛
又は青銅のボール、或いは銅、燐青銅の金網層から形成
している。しかしながら、かかる充填物質は比熱が２０
に以下の極低温で過度に小さいため、上述した冷凍機で
の作動に際して極低温下で１サイクル毎に充填物質に充
分な熱エネルギーを貯蔵することができず、かつ作動媒
質が充填物質から充分な熱エネルギーを受取ることがで
きなくなる。その結果、前記充填物質を有する蓄熱器を
組込んだ冷凍機では極低温に到達させることができない
問題があった。
そこで、上記蓄熱器の極低温での復熱特性を向上する目
的で、充填物質として２０に以下に比熱の最大値を有し
、かつその値が単位体積当りの比熱（体積比熱）で充分
に大きいＲ−Ｒｈ金属間化合物（Ｒ；５ＩＳｃｄ、　Ｔ
ｂ、　Ｄｙ％ＨＯ％　Ｅｒ、。
Ｔｔｘ　、　Ｙｂ　）を用いることが提案されている（
特開昭５１−５２３７８号）。しかしながら、かかる充
填物質は一構成成分としてＲｈ　　（ロジウム）を用い
、極めて高価であるため、数百グラムオーダで使用する
蓄熱器の充填物質としては実用化の点で問題である。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、液体窒素温度以下のような極低温で優れた磁気熱
量効果を示し、かつ優れた熱伝達特性、復熱特性を有す
る比較的安価な磁性体を蓄熱物質として充填された低温
蓄熱器を提供しようとするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、蓄熱物質が充填された低温蓄熱器において、
一般式（Ｉ） ＡＭＺ　　　　　　　　　　　　・・・（１）（但し、
式中のＡはＹＳＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＮｄｌＰｍ５Ｓｎｓ
Ｅｕ１Ｇｄ１ＴｂｓＤｙｓＨｏＳＥｒ、ＴＩｌ、Ｙｂか
ら選ばれる少なくとも１種の希土類元素、ＭはＮｉ　、
Ｃｏ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属、２は
ｏ、ｏｏｔ≦２≦９，０を示す）にて表わされる１種又
は２種以上からなる磁性体を蓄熱物質として充填したこ
とを特徴とする低温蓄熱器である。
上記磁性体の組成を表わす一般式（１）における　２の
値を０．００１≦　２≦９．０の範囲とした理由は、２
を０．００１未満にすると希土類原子間の直接交換相互
作用により比熱のピークを示す温度が７７に以上の降温
となり、かといって２が９．０を越えると磁性原子（希
土類原子密度）が著しく低下して磁気比熱が低下する。
このような２の値を規定することによって、優れた蓄熱
特性を有する磁性体が得られる。また、上記一般式（１
）の２として、特に０．Ｏ１≦ｚ＜２．０の範囲とする
ことによって、磁性体である蓄熱物質の高温側での格子
比熱を向上できる利点を有する。これは、一般式（Ｉ）
のＡで示される希土類元素とＭで示されるＮｉ等の遷移
金属との状態相図において０．Ｏ１≦ｚ＜２．０の範囲
内で共晶反応が存在し、融点が著しく低下し、結果的に
は優れた格子比熱が得られることによるものと推定され
る。具体例として、ＥｒＮｉ及びＥｒＮｉ１／３のスピ
ン配列を夫々第１図及び第２図に示す。このように０．
旧≦ｚ＜２．０の範囲の磁性体は、複雑なスピン配列を
有し、それらの磁気配列（複数な交換相互作用）により
その磁気転移近傍の比熱のピークが本質的にブロードに
なるという利点を有する。なお、前記一般式（Ｉ）の２
は実用上の点から下限値を０．０１とすることが望まし
い。更に、前記２の好ましい上限値は１．５、より好ま
しくは１．０であり、特に２を１／３≦Ｚ≦１．０の範
囲とすることによって前記効果を顕著に発揮することが
できる。
上記磁性体は、平均粒径又は繊維径が１〜２０００μｍ
の形状にすることが望ましい。この理由は、その平均粒
径又は繊維径を１μｍ未満にすると蓄熱器に充填した際
、高圧作動媒質（例えばヘリウムガス）と共に蓄熱器の
外部に流出し易くなり、かといってその平均粒径又は繊
維径が２０００μｍを越えると磁性体の熱伝導度が（磁
性体）／（作動媒質）間の熱伝達の律速要因となり、熱
伝達性が著しく低下して復熱効果の低下を招く恐れがあ
るからである。こうした平均粒径又は繊維径の上限値を
規定した理由をさらに具体的に説明すると、蓄熱物質の
熱容量を１００％活用するためには、大きい体積比熱（
ρＣｐ　；ρは蓄熱物質の密度、Ｃｐは比熱）に見合う
高熱伝導度が要求される。即ち、蓄熱に寄与する蓄熱物
質の有効体積を決定する侵入深さ（Ｒｄ）は、Ｎｄ−λ
／（ρＣｐπｆ）で表わされる。ここでλは熱伝導度、
ρは蓄熱物質の密度、Ｃｐは比熱、πｆは冷凍サイクル
を示す。従って、例えばρｃｐが６に以上でＯＪ　Ｊ　
／ｃｍ３にと大きいＥｒＮＩ＋、ｚｉのような蓄熱物質
を用いた場合には、その熱伝導度（８０ｍ　Ｗ　／　Ｋ
　にＨ）との関係よりＮｄは８００μｍ程度となること
から、かかる蓄熱物質の粒径の上限は１０００μｍとす
ることが必要となる。
上記磁性体は、三次元方向に規則的に充填して均一な熱
伝達性及び圧力損失の低減化を達成する観点から、特に
■前記平均粒径の範囲にある球状、■前記繊維径の範囲
にある繊維状の形状とするとこが望ましい。
上記■の球状磁性体を製造するには、（イ）溶融状態に
したものを水又は油中に滴下、凝固させる方法、（ロ）
溶融状態のものを液体又は気体の乱流層中に射出する方
法、（ハ）溶融状態のものを平板上又は円筒上の金属冷
媒上に滴下又は射出する方法、或いは（ニ）不定形粒子
を加熱部（加熱源）を通して不活性ガス（例えばアルゴ
ンガス）中に射出する方法等を挙げることができるが、
特に（ニ）の方法が実用的である。かかる（二）の方法
における加熱部としては、熱プラズマ、ア−り放電プラ
ズマ、赤外線、高周波誘導が考えられるが、プラズマス
プレー法が最も簡便で実用的である。また、前記（ニ）
の方法での不活性ガスの圧力については加熱部を通過し
た溶融飛翔体がその表面張力により球状化した状態のま
ま凝固せしめるために、１気圧以上にして冷却効率を高
めることが望ましい。
上記■の繊維状磁性体を製造するには、例えばＷＳＢな
どの金属繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、プラスチッ
ク繊維等からなる織布を芯材とし、これに溶射やスパッ
タなどの気相成長、液相成長により前記一般式（Ｉ）に
て表わされる化合物を被覆する方法を挙げることができ
る。
上記一般式（１）で表わされる磁性体の中で、以下に説
明する■、■の組成のものが好ましい。
■、一般式 ％式％（） （但し、式中のＡはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＮｄＳＰｍ
、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄｓ　Ｔｂ、Ｄｙ５Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ
、Ｙｂから選ばれる少なくとも１種の希土類元素、２は
０．１≦２≦９．０を示す）にて表わされる１種又は２
種以上からなり、かつ平均粒径又は繊維径が１〜１００
０μｍの磁性体。かかる磁性体において、前述した理由
からＺが０．１≦ｚ＜２．０の組成を有するものがより
好ましい。
■、一般式 ％式％（） （但し、式中のＡ′は、Ｅ　ｒ　、Ｈｏ　ＳＤ　ｙ　％
Ｔｂ、Ｇｄから選ばれる少なくとも１種の希土類元素、
ＤはＰ　ｒ　、Ｎ　ｄ　％　Ｓ　ｒａ　％　Ｃｅから選
ばれる少なくとも１種の元素、ＭはＮｌ、Ｃｏ及びＣｕ
から選ばれる少なくとも１種の金属、Ｘは０≦　Ｘ＜ｌ
Ｓｚは０９吋≦２≦９．０を示す）にて表わされる１種
又は２種以上からなり、かつ平均粒径又は繊維径が１〜
２０００μｍの磁性体。かかる一般式％式％ Ｔｂ、Ｇｄの重希土類元素を用いることによってＮｉ等
のＭとの合金により特に顕著な磁気比熱を発揮でき比熱
のピークの最大値を大きくできる。
また、これら重希土類元素を置換するＤとしてＰｒ、Ｎ
ｄｓ　Ｓｍ、Ｃｅの軽希土類元素を選択することによっ
てショットキー異常等を利用して比熱のピークの最大値
及び温度幅（半値幅）を調整することが可能となる。更
に、前記磁性体においても前述した理由から２が０．１
≦ｚ＜２．０の組成を有するものがより好ましい。
また、上記一般式（Ｉ）のＭの一部をＢ、Ａｆｌ。
Ｇ’ａ、Ｉ　ｎ　ｓ　Ｓ　１等で置換された磁性体を、
一般式（■）、一般式（Ｖ）として下記に示す。但し、
これら置換金属の中でＦｃはＦｃ−Ｆｅの直接交換作用
が強く、過剰に置換すると比熱ピークを示す温度が７７
に以上とかなり高温になるため、Ｎｉ等のＭへの置換量
は０．３以下にすることが必要である。
Ａ　（Ｍ、−ｙ　ｘｙ　）　ｚ　　　　　　　　＝−（
ＩＶ）（但し、式中のＡはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ。
Ｎｄ、Ｐｌ　Ｓ［Ｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ５Ｄｙ−Ｈｏ　
、、Ｅ　ｒ　ｓ　Ｔ　ｍ　ｓ　Ｙ　ｂから選ばれる少な
くとも１種の希土類元素、ＭはＮｉ　、Ｃｏ及びＣｕか
ら選ばれる少なくとも１種の金属、ＸはＢ、Ａｇ、Ｇａ
　　　Ｓ　　Ｉ　ｎ　　　、　　Ｓｆ　　　Ｓ　　Ｇｅ
、　　　Ｓｎ　　　Ｓ　　Ｐｂ、　　　Ａｇ。
Ａｕｓ　　Ｍｇ　　Ｓ　Ｚｎ　　Ｓ　Ｒｕ　　Ｓ　Ｐ　
ｄ　Ｓ　Ｐｔ　　Ｓ　ＲｅｑＣ８Ｓ　Ｉｒ　　Ｓ　Ｆｅ
ｓ　　Ｍｎ　　Ｓ　Ｃｒ　　Ｓ　ｃａ、　　ａｇ。
Ｏ８から選ばれる少なくとも１種の化合物構成元素、ｙ
は０≦ｙ＜１．０、好ましくはｙ≦０．５　、ｚはｏ、
ｏｏｔ≦２≦９．０を示す）にて表わされる１種又は２
種以上からなる磁性体。
Ａ’　ｒ−ｘ　Ｄｘ　　（Ｍｒ−ｙ　Ｘｙ　）　ｚ　　
−（Ｖ）（但し、式中のＡ′は、Ｅｒ５ＨＯＳＤｙ。
Ｔｂ、Ｇｄから選ばれる少なくとも１一種の希土類元素
、ＤはＰｒ、、Ｎｄ、Ｓｌ、Ｃｅから選ばれる少なくと
も１種の元素、ＸはＢ　１Ａ　ｌ　ｓ　Ｇ　ａ　１１ｎ
、Ｓｔ、Ｇｅ％ＳｎＳＰｂＳＡｇ、Ａｕ。
Ｍｇ５Ｚｎ、、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ５Ｒｅｓ　Ｃｓ５Ｉｒ
、Ｆｅ％Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｏｓから選ばれる少
なくとも１種の化合物構成元素、Ｘは０≦　Ｘ＜１、ｙ
はＸがＦｅの場合、０≦ｙ≦０．３、ＸがＦｅ以外の場
合、Ｏｓｙ＜１．０、好ましくはｙ≦０＝５　、ｚは０
．００１≦Ｚ≦９．０を示す）にて表わされる１種又は
２ｔｌｉ以上からなる磁性体。
（作用） 本発明に使用する一般式（Ｉ）にて表わされる高希土類
濃度の希土類元素とＮＩ　Ｃｏ等のＭで示される遷移金
属をベースとした一種又は２種以上からなる磁性体は、
ｔｏｍＷ／αに以上の優れた熱伝導度を存し、かつ該磁
性体を所定の粒径又は繊維径にして蓄熱物質として充填
することによって液体窒素温度以下（特に４０に以下）
のような極低温で優れた格子比熱と磁気熱量効果を示し
、かつ優れた熱伝達特性、復熱特性を有する比較的安偽
な低温蓄熱器を得ることができる。特に、２を０．０１
≦ｚ＜２．０の範囲とすることによって、磁性体からな
る蓄熱物質の高温側での格子比熱を向上できる利点を有
する。
また、一般式（Ｉ）にて表わされる化合物を２種以上の
混合集合物とした磁性体を用いることによって、比熱ピ
ークがブロードとなり、熱容量が減少するものの、より
広い温度範囲で比熱が大きくなり、低温蓄熱器の復熱特
性を向上できる。
更に、低温蓄熱器の温度勾配に合せて磁気転移点（比熱
がピークを示す温度）の異なる複数種の磁性体を積層し
て充填することによって、復熱特性が一層優れた低温蓄
熱器を得ることができる。
（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１〜３ まず、アーク溶解炉を用いてＥｒＮｉ＋、ｚｉの組成比
の合金、Ｅｒ　Ｎｉの組成比の合金及びＥｒ　Ｎｉ　２
の組成比の合金を夫々調製し、これら合金を７００℃、
２４時間の均一熱処理を施した後、ブラウンミルで粉砕
、分級して１００〜２００μｍの微粉砕粉を作製した。
つづいて、これらの微粉砕粉２００ｇを夫々アルゴンガ
ス雰囲気中にてプラズマスプレーすることにより３種の
磁性体を製造した。なお、このプラズマスプレーでの最
終到達アルゴンガス圧は１．８気圧であった。
得られた本実施例１〜３の磁性体をＳＥＭ写真で観察し
たところ、平均粒径が４０〜１００μｍの球状体である
ことが確認された。
また、得られた各球状磁性体の体積比熱を４Ｆ１定した
ところ、第３図に示す特性図を得た。なお、第３図中に
は比較例としてのＰｂ及びＣｕの体積比熱を併記した。
この第３図から明らかなように本実施例１〜３の蓄熱物
質としての球状磁性体はいずれも約１５に以下の極低温
において従来の蓄熱物質であるＰｂ、Ｃｕに比べて優れ
た体積比熱を有し、かつ１５に以上の温度域において優
れた格子比熱を有することがわかる。特に、前記一般式
ＣＩ）の２が０．Ｏ１≦ｚ＜２．０の範囲にある組成の
合金（実施例１；ＥｒＮ１１９、実施例２；Ｅｒ　Ｎｉ
　）は１５に以上の温度域においてＰｂに匹敵する優れ
た格子比熱を有することがわかる。
更に、上記球状磁性体の中でＥ　ｒ　Ｎ　ｓ　ｌ／３の
組成比の球状磁性体（平均粒径５０〜１００μｍ）をフ
ェノール樹脂製の蓄冷容器に充填（充填率；６３％）し
た後、熱容ｆｆ１２５Ｊ／にのヘリウムガスを３ｇ／ｓ
ｅｅの質量流量、１８　ａｔｍのガス圧の条件で供給す
るＧＭ冷凍サイクルを行なって蓄冷効率を／１１１１定
した。その結果、ＥｒＮ１１９の組成比の球状磁性体を
充填した蓄冷器では同一平均粒径、充填率とした球状鉛
（比較例）に比べて４０Ｋから４にの温度域において効
率が８倍以上向上することが確認された。
実施例４〜７ まず、アーク溶解炉を用いてＤ　Ｙ　Ｎ　ｉ　ｌ、＊の
組成比の合金、Ｅｒ　（１，ｓ　Ｄｙ　０．５　Ｎｌ　
＋３の組成比の合金、Ｅ　ｒ　０．７５Ｄ　Ｙ　０．２
５Ｎ　ｉ　＋、□＊の組成比の合金及びＥ　ｒ　Ｎ　Ｉ
　Ｉ、ｑの組成比の合金を夫々調製した後、これら合金
を実施例１と同様な方法により４種の磁性体を製造した
。
得られた本実施例４〜７の磁性体をＳＥＭ写真で観察し
たところ、平均粒径が４０〜１００μｍの球状体である
ことが確認された。
また、上記各球状磁性体の体積比熱を測定したところ、
第４図に示す特性図を得た。なお、第４図中には比較例
としてのｐｂの体積比熱を併記した。この第４図から明
らかなように本実施例４〜７の蓄熱物質としての球状磁
性体はいずれも約１５に以下の極低温において従来の蓄
熱物質であるｐｂに比べて優れた体積比熱を有し、かつ
１５に以上の温度域において優れた格子比熱を有するこ
とがわかる。しかも、本実施例４〜７の球状磁性体の中
で体積比熱のピーク値を示す温度は合金の一成分である
Ｅｒの濃度の増加に伴って低温側にシフトすることがわ
かる。
実施例８〜１０ まず、アーク溶解炉を用いて （Ｅ　ｒ　ｏ、ｓ　Ｐ　ｒ　Ｏ，２）　Ｎｉ　ｒ／３の
組成比の合金、（Ｅｒ　Ｏ，７ｐｒ　Ｏ，３）　Ｎｌ　
ｌ／３の組成比の合金及び（Ｅｒ　ｏ、ｂ　Ｐｒ　Ｏ，
４）　Ｎｉ　ｒ、、＊の組成比の合金を夫々調製した後
、これら合金を実施例１と同様な方法により３種の磁性
体を製造した。
得られた本実施例８〜１０の磁性体をＳＥＭ写真で観察
したところ、平均粒径が４０〜１００μｍの球状体であ
ることが確認された。
また、上記実施例１〜ｌＯの各球状磁性体をフェノール
樹脂製の蓄冷容器に夫々充填（充填率；６５％）した後
、熱容ｆｆ１２５Ｊ／にのヘリウムガスを３９　／　ｓ
ｅｅの質量流量、Ｉｅ　ａｔｎ＋のガス圧の条件で供給
するＧＭ冷凍サイクルを行なって冷凍試験を行なった。
その結果、実施例１〜ＩＯの球状磁性体を充填した蓄冷
器では、同一平均粒径、充填率とした球状鉛（比較例）
に比べて無負荷状態の最低到達温度がＩＫ以上低下する
ことが確認された。
実施例１１％１２ まず、アーク溶解炉を用いてＥｒ　Ｃｏ　ｌ／３の組成
比の合金及びＥｒ　Ｃｏの組成比の合金を夫々調製し、
これら合金を７５０℃、２４時間の均一熱処理を施した
後、ブラウンミルで粉砕、分級して１００〜２００μｍ
の微粉砕粉を作製した。つづいて、これらの微粉砕粉２
００ｇを夫々アルゴンガス雰囲気中にてプラズマスプレ
ーすることにより２種の磁性体を製造した。なお、この
プラズマスプレーでの最終到達アルゴンガス圧は１．８
気圧であった。
得られた本実施例ＩＬ　１２の磁性体をＳＥＭ写真で観
察したところ、平均粒径が４０〜１００μｍの球状体で
あることが確認された。
また、上記各球状磁性体をフェノール樹脂製の蓄冷容器
に夫々充填（充填重量６５％）した後、熱容量２５Ｊ／
にのヘリウムガスを３９／ｓｅｅの質量流量、１６　ａ
ｔｌＱのガス圧の条件で供給するＧＭ冷凍サイクルを行
なって蓄冷効率を測定した。その結果、実施例１１．１
２の球状磁性体を充填した蓄冷器では、同一平均粒径、
充填率とした球状鉛（比較例）に比べて効率が８倍以上
向上することが確認された。
実施例１３〜１５ まず、アーク溶解炉を用いて （Ｅｒ　ｏ、ｓ　Ｎｄ　Ｏ，２）　Ｃｏ　Ｉ／３の組成
比の合金、（Ｅｒ　Ｏ，７Ｎｄ　ｏ、ｉ　）　Ｃｏ　１
，３の組成比の合金及び（Ｅｒ　Ｏ，６Ｎｄ　ｏ、４）
　Ｃｏ　Ｉ／３の組成比の合金を夫々調製した後、これ
ら合金を実施例１１と同様な方法により３種の磁性体を
製造した。
得られた本実施例１３〜１５の磁性体をＳＥＭ写真で観
察したところ、平均粒径が４０〜１００μｍの球状体で
あることが確認された。
また、上記各球状磁性体をフェノール樹脂製の蓄冷容器
に夫々充填（充填率−６５％）した後、熱害ｆｆ１２５
Ｊ／にのヘリウムガスを３ｇ／ｓｅｅの質量流量、１８
　ａｔｎ＋のガス圧の条件で供給するＧＭ冷凍サイクル
を行なって蓄冷効率をｉ’Ｔｌ１Ｉ定した。その結果、
実施例１３〜１５の球状磁性体を充填した蓄冷器では、
同一平均粒径、充填率とした球状鉛（比較例）に比べて
効率が８倍以上向上することが確認された。
実施例１６．１７ まず、アーク溶解炉を用いてＥｒＣｕ２の組成比の合金
及びＥｒ　Ｃｕの組成比の合金を夫々調製し、これら合
金を８５０℃、２４時間の均一熱処理を施した後、ブラ
ウンミルで粉砕、分級して１００〜２００μｍの微粉砕
粉を作製した。つづいて、これらの微粉砕粉２００９を
夫々アルゴンガス雰囲気中にてプラズマスプレーするこ
とにより２種の磁性体を製造した。なお、このプラズマ
スプレーでの最終到達アルゴンガス圧は１．８気圧であ
った。
得られた本実施例１６．１７の磁性体をＳＥＭ写真で観
察したところ、平均粒径が４０〜１００μｍの球状体で
あることが確認された。
また、上記各球状磁性体をフェノール樹脂製の蓄冷容器
に夫々充填（充填率；６５％）した後、熱害ｆｆ１２５
Ｊ／にのヘリウムガスを３９／ｓｅｅの質量流量、１６
　ａｔｌｌのガス圧の条件で供給するＧＭ冷凍サイクル
を行なって蓄冷効率を測定した。その結果、実施例１１
．１２の球状磁性体を充填した蓄冷器では、同一平均粒
径、充填率とした球状鉛（比較例）に比べて効率が７倍
以上向上することが確認された。
実施例１８〜２３ まず、アーク溶解炉を用いてＥｒＮ１＋３の組成比の合
金、Ｅｒ　Ｎｌの組成比の合金、ＥｒＣｏ＋、の組成比
の合金、Ｅｒ　Ｃｏの組成比の合金、ＥｒＣｕ２の組成
比の合金及びＥｒＣｕの組成比の合金を夫々調製した。
つづいて、繊維径が１０μｍのタングステン（Ｗ）繊維
の織布に前記各合金を溶射して６種の繊維状磁性体を製
造した。
得られた本実施例１８〜２３の繊維状磁性体の平均繊維
径を測定しだところ、４０〜１００μｍであることが確
認された。
また、上記各繊維状磁性体をフェノール樹脂製の蓄冷容
器に夫々積層、充填（充填率；７５％）した後、熱害ｆ
ｆ１２５Ｊ／にのヘリウムガスを３ｇ／ｓｅｃの質量流
量、１８　ａｔｍのガス圧の条件で供給するＧＭ冷凍サ
イクルを行なって蓄冷効率を測定した。その結果、実施
例８〜１０の繊維状磁性体を積層、充填した蓄冷器では
、同一繊維径、充填率とした鉛単独からなる繊維の織布
（比較例）に比べて効率が１０倍以上向上することが確
認された。
［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば液体窒素温度以下の
ような極低温（特に４０に以下）で優れた熱量効果を示
し、かつ優れた熱伝達特性、復熱特性を有する比較的安
洒な磁性体を蓄熱物質として充填された低温蓄熱器を提
供でき、ひいてはかかる低温蓄熱器により８Ｋ、４に級
のＧＭ冷凍機を実現できる等顕著な効果を奏する。また
、特に磁性体を所定の平均粒径の球状や所定の繊維径の
繊維状とすることによって、三次元方向に規則的に充填
でき、充填率、ヘリウムガス等の作動媒質との熱伝達特
性をより一層向上され、かつ圧力損失の低減化を達成し
た低温蓄熱器を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は夫々Ｅｒ　Ｎｉ及びＥ　ｒ　Ｎ　ｉ
　＋、のスピン構造を示す説明図、第３図は本実施例１
〜３の球状磁性体（蓄熱物質）及び従来のＰ　ｂ　−、
Ｃｕの蓄熱物質における低温度下での体積比熱を示す特
性図、第４図は本実施例４〜７の球状磁性体（蓄熱物質
）及び従来のｐｂの蓄熱物質における低温度下での体積
比熱を示す特性図である。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ＥｒＮｉ　１／３ 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 蓄熱物質が充填された低温蓄熱器において、一般式（
    I ） ＡＭ＿ｚ…（ I ） （但し、式中のＡはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ
    、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ，Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、
    Ｙｂから選ばれる少なくとも１種の希土類元素、ＭはＮ
    ｉ、Ｃｏ及びＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属、
    ｚは０．００１≦ｚ≦９．０を示す）にて表わされる１
    種又は２種以上からなる磁性体を蓄熱物質として充填し
    たことを特徴とする低温蓄熱器。
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