稀土类蓄冷材料粒子、使用了该粒子的冷冻机、超导磁铁、检查装置及低温泵制造方法及图纸

一种稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，其是由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成的稀土类蓄冷材料粒子，其中，该稀土类蓄冷材料粒子由烧结体构成，该烧结体的平均晶体粒径为0.5～5μm，气孔率为10～50体积％，气孔的平均直径为0.3～3μm。此外，稀土类蓄冷材料粒子的气孔率优选为20～45体积％。此外，气孔的最大直径优选为4μm以下。这样的稀土类蓄冷材料粒子适合于冷冻机。根据上述构成，能够提供蓄冷能力高、强度高的稀土类蓄冷材料。

Rare earth cool storage material particle, refrigerator using the particle, superconducting magnet, inspection device and low temperature pump

A rare earth cold storage material particles, characterized in that it is formed by rare earth oxide or rare earth rare earth oxysulfide cold storage material particles, among them, the rare earth material for cold storage by particle sintering. The sintered body average crystal grain diameter of 0.5 ~ 5 m, porosity 10 to 50 volume%, average diameter of stomata was 0.3 ~ 3 m. In addition, the porosity of rare earth cold storage material particles is preferably 20~45 Vol%. In addition, the maximum diameter of the pores is preferably below 4 M. Such rare earth cold storage material particles are suitable for refrigerators. According to the above constitution, the rare earth type cold storage material with high thermal storage capacity and high strength can be provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稀土类蓄冷材料粒子、使用了该粒子的冷冻机、超导磁铁、检查装置及低温泵
本实施方式涉及稀土类蓄冷材料粒子、使用了该粒子的冷冻机、超导磁铁、检查装置及低温泵。
技术介绍
近年来，超导技术的发展显著，伴随着其应用领域扩大，小型且高性能的冷冻机的开发变得不可或缺。冷冻机中有GM(Gifford-McMahon，吉福特-麦克马洪)式、脉冲式、斯特林(Stirling)式等各种方式。作为使用了这些冷冻机的制品，以超导磁铁为代表，可列举出MRI(磁共振成像)、NMR(核磁共振)、低温泵、超导电力贮藏装置(SMES)、及制造硅晶片等的磁场中单晶提拉装置等。在这样的冷冻机中，经压缩的He气等工作介质在填充有蓄冷材料的蓄冷器内沿一个方向流动，将其热能供给至蓄冷材料，在此膨胀的工作介质沿相反方向流动，从蓄冷材料接收热能。随着这个过程中的回热效果变得良好，工作介质循环中的热效率提高，能够实现更低的温度。作为在上述那样的冷冻机的蓄冷器中填充的蓄冷材料，以往主要使用Cu或Pb等。然而，由于这样的蓄冷材料在20K以下的极低温下比热容显著变小，所以上述的回热效果无法充分发挥功能，在冷冻机中的工作时在极低温下每1个循环无法在蓄冷材料中贮藏充分的热能，并且工作介质无法从蓄冷材料接收充分的热能。其结果是，在组装了填充有上述蓄冷材料的蓄冷器的冷冻机中存在无法达到极低温的问题。于是，最近为了提高上述蓄冷器的极低温下的回热特性、实现更接近绝对零度的冷冻温度，使用特别是在20K以下的极低温域中具有体积比热容的极大值、并且如该值大的Er3Ni、ErNi、HoCu2等那样以由稀土类元素和过渡金属元素构成的金属间化合物作为主体的稀土类蓄冷材料。通过将这样的稀土类蓄冷材料用于GM冷冻机，实现了4K下的冷冻。伴随着将这样的冷冻机应用于各种系统的研究，出于将更大型的冷却对象物稳定地进行冷却的技术要求，对冷冻机要求更进一步的冷冻能力的提高。为了应对该要求，最近，正在进行通过将以往的金属系磁性蓄冷材料的一部分置换成Gd2O2S等包含稀土类元素的稀土类氧硫化物来使冷冻能力提高的尝试。稀土类氧硫化物的比热容的峰值为5K以下，与以金属间化合物作为主体的稀土类蓄冷材料相比处于更低的温度。因此，通过与在6K以上的温度区域中具有大的体积比热容的以金属间化合物作为主体的稀土类蓄冷材料层叠而使用来谋求冷冻能力的提高。此外，GdAlO3等稀土类氧化物蓄冷材料的比热容的峰值也低，可得到与稀土类氧硫化物蓄冷材料同样的效果。作为稀土类氧硫化物蓄冷材料，有日本专利第3642486号公报(专利文献1)、日本专利第4582994号公报(专利文献2)。在专利文献1及专利文献2中使用转动造粒法而得到相对密度为98％以上的高密度烧结体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3642486号公报专利文献2：日本专利第4582994号公报专利文献3：日本特开2004-75884号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题关于蓄冷材料，为了高效地实施与He气等工作介质的换热、或为了提高向冷冻机的蓄冷器中的填充效率，通常蓄冷材料被加工成粒径为0.2mm(200μm)左右的球状粒子而使用。此外，通过制成球状，能够提高蓄冷材料的强度。另一方面，与He气等工作介质的换热在工作介质与蓄冷材料相接的部分实行。在由高密度烧结体构成的稀土类蓄冷材料中，没有充分有效利用工作介质仅与蓄冷材料表面部相接的优点及原材料的比热容峰值低的优点。为了应对这样的问题，在日本特开2004-75884号公报(专利文献3)中，公开了由相对密度为60～85％的多孔质体构成的稀土类氧硫化物蓄冷材料粒子。即，在专利文献3中，通过将相对密度规定为规定的范围，实现了具有气孔的稀土类氧硫化物蓄冷材料粒子。通过具有这样的构成，来谋求透气性与强度的兼顾。然而，由于没有控制到稀土类氧硫化物蓄冷材料粒子的内部的气孔直径，所以透气性的改善效果的提高有限。用于解决课题的方法实施方式的稀土类蓄冷材料粒子是用于解决上述课题的粒子，其特征在于，其由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成，该稀土类蓄冷材料粒子由烧结体构成，该烧结体的平均晶体粒径为0.5～5μm，气孔率为10～50体积％，气孔的平均直径为0.3～3μm。专利技术效果根据实施方式的稀土类蓄冷材料，由于在由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成的稀土类蓄冷材料中该稀土类蓄冷材料由烧结体构成且控制了该烧结体的平均晶体粒径、气孔率、气孔的平均直径，所以工作介质(He气)与气孔内接触，因此，烧结体内部也能够作为换热部使用。因此，能够大幅提高冷冻能力。附图说明图1是表示实施方式的稀土类蓄冷材料粒子的一个例子的立体图。图2是表示实施方式的稀土类蓄冷材料粒子的任意的截面组织的一个例子的俯视图。图3是表示气孔相连的结构的一个例子的俯视图。图4是表示实施方式的稀土类蓄冷材料粒子的一群的立体图。图5是表示实施方式的冷冻机的第2冷却台的一个例子的截面图。图6是表示实施方式的冷冻机的第2冷却台的另一个例子的截面图。具体实施方式实施方式的稀土类蓄冷材料粒子的特征在于，其是由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成的稀土类蓄冷材料粒子，其中，该稀土类蓄冷材料粒子由烧结体构成，该烧结体的平均晶体粒径为0.5～5μm，气孔率为10～50体积％，气孔的平均直径为0.3～3μm。图1中表示稀土类蓄冷材料粒子的一个例子。图1中，1为稀土类蓄冷材料粒子。稀土类蓄冷材料优选是长宽比为2以下、进而为1.5以下的球体形状。此外，图2中表示稀土类蓄冷材料粒子的任意的截面的一个例子。图2中，2为稀土类化合物晶粒，3为气孔，4为气孔相连的结构。稀土类化合物晶粒为稀土类氧化物或稀土类氧硫化物。图4是表示稀土类蓄冷材料粒子1的一群的立体图。作为上述稀土类氧化物，可列举出稀土类铝氧化物等复合氧化物。此外，优选为钆铝氧化物、特别优选为GdAlO3。此外，稀土类氧硫化物优选为钆氧硫化物、特别优选为Gd2O2S。此外，根据需要，也可以在稀土类氧化物或稀土类氧硫化物中添加烧结助剂。此外，由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成的稀土类蓄冷材料粒子由烧结体构成。其中，烧结体是将原料粉末进行成形、加热而固化的物质。此外，原料粉末成为将由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物构成的主原料粉末、根据需要使用的烧结助剂粉末混合而成的粉末。由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成的稀土类蓄冷材料粒子如以HoCu2等金属间化合物作为主体的稀土类蓄冷材料那样难以将原料溶解来制作。因此，加热而制成烧结体是有效的。此外，在构成粒子的烧结体中，平均晶体粒径为0.5～5μm。在该平均晶体粒径低于0.5μm的情况下，由于晶粒过少，所以气孔率的控制困难。另一方面，若平均晶体粒径超过5μm而过大，则稀土类蓄冷材料的强度降低。此外，上述平均晶体粒径的测定方法如下所述。即，在稀土类蓄冷材料粒子的任意的截面中拍摄单位面积为10μm×10μm的放大照片。放大照片设定倍率为2000倍以上的SEM照片。然后，测定放大照片中拍摄的稀土类氧化物或稀土类氧硫化物的晶粒的最长的对角线作为长径。将晶粒100粒的长径的平均值作为平均晶体粒径。此外，稀土类蓄冷材料粒子的气孔率规定为10～50体积％的范围。在该气孔率低于10体积％的情况下，设置气孔的效果不充分，另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，其是由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成的稀土类蓄冷材料粒子，其中，该稀土类蓄冷材料粒子由烧结体构成，该烧结体的平均晶体粒径为0.5～5μm，气孔率为10～50体积％，气孔的平均直径为0.3～3μm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.25 JP 2014-1956031.一种稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，其是由稀土类氧化物或稀土类氧硫化物形成的稀土类蓄冷材料粒子，其中，该稀土类蓄冷材料粒子由烧结体构成，该烧结体的平均晶体粒径为0.5～5μm，气孔率为10～50体积％，气孔的平均直径为0.3～3μm。2.根据权利要求1所述的稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，所述气孔率为20～45体积％。3.根据权利要求1或根据权利要求2所述的稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，所述气孔的最大直径为4μm以下。4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，在所述稀土类蓄冷材料粒子的任意的截面中，每10μm×10μm单位面积的气孔的数目为20～70个。5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，在所述稀土类蓄冷材料粒子的任意的截面中，每10μm×10μm单位面积中存在的气孔的一部分成为相连的结构。6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，所述稀土类蓄冷材料粒子的平均粒径为100～500μm。7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的稀土类蓄冷材料粒子，其特征在于，所述稀土类蓄冷材料粒子由钆氧硫化物(Gd2O2S)形成。8.根据权利要求1至权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田胜彦，布施圭一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP