JPH04268032A - 回転電極法用蓄冷材形成電極棒 - Google Patents

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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電極法に用いる電
極棒に関する。

【０００３】

【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。そして、このような冷
凍機には、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）や、スタ−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。

【０００４】上記したスタ−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ためには、蓄熱器、圧縮
部および膨脹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。このような蓄熱材料には、銅や鉛の比熱が著しく
低下する　２０Ｋ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。

【０００５】また、上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で作
動する装置、ヴィルマイヤーで作動する装置、あるいは
ギフォード−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−を充填物質に供給
し、ここで膨脹した作動媒質が反対方向に流れ、充填物
質から熱エネルギを受け取る。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、一層低い温度を実現することが可能となる。

【０００６】ところで、低温蓄熱器においては、従来、
充填物質を鉛または青銅のボ−ル、あるいは銅、燐青銅
の金網層等によって構成していた。しかし、このような
充填物質は、　２０Ｋ以下の極低温における比熱が過度
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−
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−を受け取ることができないという欠
点を有していた。その結果、このような充填物質を有す
る蓄熱器を組込んだ冷凍機では、極低温に到達させるこ
とができないという問題があった。

【０００７】そこで、上記蓄熱器の極低温での復熱特性
を向上させる目的で、２０Ｋ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：Ｓｍ、Ｇｄ
、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ等）（特開昭５
１−５２３７８号公報参照）、ＥｒＮｉ１／３　（特開
平１−３１０２６９）等を充填物質として用いることが
提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような希土類金属を含む金属間化合物は、堅くて脆い
という性質を有しており、蓄冷材に最適な形状の一つで
ある球体に加工することが非常に困難であった。

【０００９】例えば、球体の製造方法として回転電極法
、すなわち丸棒状の電極を高速で回転させながら溶融さ
せ、飛散する液滴によって球体を作製する方法が知られ
ている。しかし、上記したように希土類金属を含む金属
間化合物は堅くて脆いという性質を有することから、高
速回転に耐え得るような強度を有する電極棒を形成する
ことができないために、回転電極法を適用することはで
きなかった。

【００１０】本発明は、上述したような加工の難しい金
属間化合物の球体を容易に、かつ安定して得るために、
回転電極法の適用を可能とすることを主題として成され
たものであり、金属間化合物の球体を作製する際に用い
られる、機械強度に優れた回転電極法用電極棒を提供す
ることを目的とするものである。

【００１１】［発明の構成］

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の回転電
極法用電極棒は、　２種以上の構成相からなり、回転電
極法によって金属間化合物の球体を作製する際に用いら
れる電極棒であって、前記構成相は、希土類金属を少な
くとも可塑性成分として含むことを特徴とするものであ
る。

【００１３】本発明の電極棒の具体的な形態としては、
例えば以下の　２種類が挙げられる。 （ａ）　　目的とする希土類金属間化合物相と、可塑性
成分としての希土類金属相とが混在するもの。

【００１４】（ｂ）　　希土類金属相と、目的とする希
土類金属間化合物の他方の出発物質である金属相とが混
在し、上記希土類金属相が可塑性成分と希土類金属間化
合物の出発物質とを兼ねるもの。

【００１５】上記したような電極棒は、希土類金属相を
内部に有するために、上記　（ａ）の場合においても微
視的な見方をすると均一ではないが、回転電極法によっ
て高速回転させながら一端から溶融することにより、液
滴状態では均一な液体となるため、単体化合物から液滴
をつくるのと同等の均一度が得られる。これは、上記　
（ｂ）の場合にも当てはまり、目的とする希土類金属間
化合物の球体を安定して得ることができる。

【００１６】また、上記　（ａ）において、可塑性成分
としての希土類金属の割合は、　１重量％以上とするこ
とが好ましく、さらに望ましくは　３重量％以上である
。このように希土類金属を可塑性成分として存在させる
ことにより、原料は靭性に富み、例えば押し出しが可能
なだけの延性や、回転電極法に耐え得る機械強度を有す
ることとなる。そして、可塑性成分以外の成分が金属間
化合物相からなっていても、可塑性成分がバインダの働
き、あるいは内部亀裂を止める働きをするため、希土類
金属間化合物が５０重量％以上を占めていても、例えば
押し出し成形が可能である。なお、押し出し成形により
作製された丸棒は、インゴットから削り出す場合に比べ
て、ひけすや割れが少ない高品位であることや、研削加
工の手間がかからない等の利点を有している。

【００１７】本発明が適用される希土類金属間化合物と
しては、特に限定されるものではないが、例えば蓄冷材
として用いる場合には、ＲＭｚ　（　ＲはＳｃ、Ｙ　、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ等の希土類金属から選ばれた少なくとも
　１種の金属を、　ＭはＮｉ、ＣｏおよびＣｕから選ば
れた少なくとも　１種の金属を示し、　ｚは　０．００
１〜　９．０の範囲の数を示す）等で表される金属間化
合物や、　Ｒ・Ｒｈ金属間化合物等が好適である。

【００１８】本発明の電極棒は、例えば以下のようにし
て製造される。

【００１９】上記　（ａ）の形態の電極棒は、希土類金
属と他方の金属とを、金属間化合物相と希土類金属相の
　２相に分離するような配合で混合し、これを鋳造した
後、押しだし加工や機械加工によって丸棒化する。また
、目的とする金属間化合物の棒状物と希土類金属の棒状
物とを束ね、減面加工や圧延を繰り返し行うこと等によ
って一体化することも可能である。

【００２０】また、上記　（ｂ）の形態の電極棒は、希
土類金属の棒状物と、目的とする金属間化合物の他方の
出発物質となる金属の棒状物とを束ね、押し出しや圧延
を施すことによって、一体化すると共に丸棒化する。こ
の際に、束ねる棒状物の本数を多くすることが望ましく
、これにより高い均一性が実現できる。この束ねる本数
としては、１０本以上とすることが好ましい。

【００２１】

【作用】本発明の回転電極法用電極棒においては、可塑
性を有する希土類金属を少なくとも可塑性成分として存
在させているため、この希土類金属の働きによって、十
分な機械強度を得ることができる。よって、この電極棒
を用いることによって回転電極法の適用が可能となり、
球体状の希土類金属化合物を安定して得ることができる
ようになる。ここで、可塑性成分として希土類金属相が
存在するが、回転電極法によって溶融されることにより
、液滴状態では均一な液体となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２３】実施例１ ５ｍｍ径のニッケル線　１０７本を、　５ｍｍ径のエル
ビウム線８９３本の中に、等間隔に配置して束ねた。こ
の際の原子モル比は、Ｅｒ：Ｎｉ＝３：１　とした。次
いで、上記ニッケル線とエルビウム線とを束ねたものを
、真空中、　４００℃のもとで圧延し、５０ｍｍ角の原
材料を作製した。

【００２４】次に、上記５０ｍｍ角の原材料を温間押し
出しすることによって、１６ｍｍ径の丸棒を作製した。 この丸棒の断面は、エルビウム金属相の中に、ニッケル
金属相が散りばめられた様相を示した。

【００２５】そして、上記丸棒を　１４０ｍｍの長さに
切り分け、回転電極法の原料電極棒として用い、球体化
を行ったところ、直径　０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの球体
状のＥｒ３　Ｎｉの粉末が得られた。

【００２６】実施例２ ４．１８ｍｍ厚のニッケル板５０枚と、５．８２ｍｍ厚
のエルビウム板５０枚とを交互に重ね合せた。この際の
原子モル比は、Ｅｒ：Ｎｉ＝１：２　とした。次いで、
上記ニッケル板とエルビウム板とを重ね合せたものを、
実施例１と同一条件で圧延し、５０ｍｍ角の原材料を作
製した。

【００２７】次に、上記５０ｍｍ角の原材料を温間押し
出しすることによって、１６ｍｍ径の丸棒を作製した。 この丸棒の断面は、エルビウム金属相とニッケル金属相
とが交互に重なった様相を呈した。

【００２８】そして、上記丸棒を　１４０ｍｍの長さに
切り分け、回転電極法の原料電極棒として用い、球体化
を行ったところ、直径　０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの球体
状のＥｒＮｉ２　の粉末が得られた。

【００２９】実施例３ まず、エルビウム８０原子％およびニッケル２０原子％
からなる組成物を、高周波炉にて溶解、鋳造した。得ら
れたインゴットは、２０％が可塑性のあるエルビウム金
属相で、残り８０％が可塑性のないＥｒ３　Ｎｉ金属間
化合物相であった。

【００３０】次に、上記インゴットを加工して１６ｍｍ
径の丸棒とし、さらにこれを　１４０ｍｍの長さに切り
分けて、回転電極法の原料電極棒とした。この原料電極
棒を用いて球体化を行ったところ、直径　０．２ｍｍ〜
　０．５ｍｍの球体状のＥｒ３　Ｎｉを８０％含む蓄冷
材粉末が得られた。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、熱特性的には優れ
ていながらも、回転電極法に使用し得る丸棒を作製する
ことが困難であったために、この方法で球体化すること
ができなかった、希土類を成分とする蓄冷材が、本発明
の回転電極法用電極棒によれば、回転電極法の適用が可
能となることによって、蓄冷材に適した球体粉を容易に
作製することができるようになる。これは、塑性変形可
能な希土類金属相を可塑性成分として少なくとも含む電
極棒を提供することによって、機械強度を大幅に向上さ
せることができ、よって回転電極法を適用することが可
能となるためである。

【００３２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　２種以上の構成相からなり、回転電
   極法によって金属間化合物の球体を作製する際に用いら
   れる電極棒であって、前記構成相は、希土類金属を少な
   くとも可塑性成分として含むことを特徴とする電極棒。