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磁気冷凍システム用希土類磁気冷媒 新技術説明会

国内特許コード P130008985
整理番号 2010-028
掲載日 2013年4月5日
出願番号 特願2010-210623
公開番号 特開2012-067329
登録番号 特許第5686314号
出願日 平成22年9月21日(2010.9.21)
公開日 平成24年4月5日(2012.4.5)
登録日 平成27年1月30日(2015.1.30)
発明者
  • 大橋 政司
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 磁気冷凍システム用希土類磁気冷媒 新技術説明会
発明の概要 【課題】 磁気相転移時のエントロピー変化ΔSが大きく、強磁性相転移温度Tcが室温付近にあり、毒性のない材料を使用して簡単且つ安全な方法で安定に作製することが可能な磁気冷凍システム用希土類磁気冷媒を提供する。
【解決手段】 希土類元素と遷移金属元素とからなる磁性合金を母体とし、ホウ素を含有する磁気冷凍システム用希土類磁気冷媒である。具体的には、一般式RX(ただし、式中、Rは希土類元素の1種または2種以上を表し、Xは遷移金属元素の1種または2種以上を表す。また、0<x≦0.1である。)で表される。希土類元素と遷移金属元素とからなる磁性合金(母体)の結晶構造が保たれていることが特徴である。
【選択図】 図2
従来技術、競合技術の概要


磁気冷凍は、磁気熱量効果を示す磁性材料を冷媒として用いる冷却技術であり、磁場増加・減少のサイクルによって強磁性・常磁性相転移を起こし、そこで生じる吸熱反応・発熱反応を利用して冷凍する技術である。



一般的なヒートポンプ方式の冷却では、冷媒としてCOやフロン等、温室効果ガスを利用するが、これを磁気冷凍システムに置き換えることで、温室効果ガスを使わない冷蔵庫やエアコン等、環境に優しい冷凍システムを実現することができるものと期待される。また、ヒートポンプ方式では、冷媒ガスの膨張・圧縮用のコンプレッサーが必要であるが、磁気冷凍システムにおいては、このようなコンプレッサーは不要であり、例えば冷蔵庫やエアコン等において低雑音・低振動化が図れるばかりでなく、室外機不要の小型エアコンや自動車エンジンの冷却等、小型冷凍機への応用も可能になるものと考えられる。



ところで、磁気冷凍システムにおいては、高性能な冷媒(磁性材料)の開発が大きな課題となっている。例えば、磁気冷凍システムにおいては、磁気相転移時のエントロピー変化ΔSの大きさが冷凍能力を決めることから、前記エントロピー変化ΔSが大きく高い冷凍能力を持つ冷媒の開発及び実用化が磁気冷凍システムの高性能化の鍵となる。また、磁気冷凍システムにおいて、冷凍能力は強磁性相転移温度Tc付近で最も高くなることから、強磁性相転移温度Tcが室温付近にある冷媒を開発することができれば、例えば家庭用冷凍機が実用化できるものと期待される。



このような観点から、各方面で磁気冷凍システム用の冷媒(磁性材料)に関する研究が進められており、様々な磁気冷媒が開発されている(例えば、特許文献1や特許文献2等を参照)。



例えば、特許文献1には、強磁性相においてNiAs型六方晶構造を有し、第1元素としてのMnと、第2元素としてのAsと、前記第2元素と置換可能な第3元素とを含み、230K以上318K未満の温度範囲で磁気相転移を起こす磁気冷凍作業物質が開示されており、具体的な組成式として、Mn(As1-xSb)が記載されている。特許文献1記載の発明によれば、室温付近で大きな磁気熱量効果を呈する磁気冷凍作業物質が提供されるとしている。



一方、特許文献2には、NaZn13型La(Fe1-xSi13において、Ceを部分置換、Hを吸収させその組成をNaZn13型La1-zCe(Fe1-xSi13とした磁気冷凍作業物質が開示されている。特許文献2記載の発明では、水素吸収量を制御することで、温度170K付近から340K付近までの任意の温度で大きな磁気熱量効果を示すLa(Fe1-xSi13及びその水素吸収化合物のLaをCeで部分置換することにより、磁気熱量効果を向上させることができるとしている。

産業上の利用分野


本発明は、磁気冷凍システムに用いられる希土類磁気冷媒に関するものであり、ホウ素を含有する新規な磁気冷凍システム用希土類磁気冷媒に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一般式ErCoBxで表され、当該式中のBxはモル比で0.02≦x≦0.1であり、添加されたB(ホウ素)が母体であるErCoの空隙に入り込むことでその結晶構造を損なうことなく体積の増大をもたらしていることを特徴とする磁気冷凍システム用希土類磁気冷媒。

【請求項2】
前記式中のBxがモル比で0.04≦x≦0.07であることを特徴とする請求項1記載の磁気冷凍システム用希土類磁気冷媒。
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 登録
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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