[发明专利]稀土类硫氧化物蓄冷材料

说明书

本发明提供一种在10K以下的极低温区域具有较大热容量、且对热冲击或机械振动的耐久性优异的蓄冷材料。向使用了由通式R₂O₂S表示的稀土类硫氧化物陶瓷的蓄冷材料中添加比表面积为0.3m²/g以上11m²/g以下的Al₂O₃，式中，R表示选自包含Y的La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的一种或两种以上的稀土类元素。

技术领域

本发明涉及一种使用了由通式R₂O₂S(R表示选自包含Y的La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的一种或两种以上的稀土类元素)表示的稀土类硫氧化物的蓄冷材料，特别是涉及一种即便使冷冻机长时间运转也不易磨损的蓄冷材料。

背景技术

由于对于超导磁铁或传感器等的冷却而言液体氦是不可或缺的，且氦气体的液化需要庞大的压缩工作，因此需要大型的冷冻机。然而，难以在直线电动机或MRI(磁共振诊断装置)等利用了超导现象的小型装置中使用大型的冷冻机。因此，可产生液体氦温度(4.2K)的、轻量且小型的热效率优异的冷冻机的开发不可或缺。例如，用于超导MRI装置等的GM冷冻机(吉福德〃麦克马洪(Giford-MacMahon)型的小型氦冷冻机)具备压缩He气体等工作介质的压缩机、使经压缩的工作介质膨胀的膨胀部、及用于维持被膨胀部冷却的工作介质的冷却状态的极低温蓄冷器。而且，例如以约60循环/分钟的循环，使被压缩机压缩的工作介质膨胀并将其冷却，通过冷冻机的膨胀部的前端部将被冷却系冷却。

小型冷冻机的冷却能力及最低极限温度依赖于安装于冷冻机的蓄冷材料，蓄冷材料必须具有大的热容量、且热交换效率高。Pb等以往的金属蓄冷材料的热容量在10K以下的低温下急剧降低。因此，开发了在液体氦温度(4.2K)附近具有大的热容量的、HoCu₂及ErNi等稀土类金属间化合物蓄冷材料(日本专利第2609747号)。然而，稀土类金属间化合物蓄冷材料的热容量在7K以下大幅度降低、在4.2K附近的极低温区域的热容量小于0.3J/cc·K。为了充分保持极低温区域的冷冻能力，在该温度下的蓄冷材料的热容量必须为0.3J/cc·K以上，HoCu₂及ErNi等稀土类金属间化合物的蓄冷材料的极低温区域的冷冻能力不充分。此外，稀土类金属间化合物极其昂贵，将其以数百克的等级进行使用的蓄冷器也极其昂贵。

鉴于这样的情况，本申请的发明人发现了在10K以下的极低温区域具有高的热容量的R₂O₂S(R表示选自包含Y的La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的一种或两种以上的稀土类元素)硫氧化物陶瓷蓄冷材料，并确认了使用有该蓄冷材料的蓄冷器即使在4.2K的极低温区域也可获得高的冷冻能力(专利文献1、2)。然而，专利文献1中记载的蓄冷材料有时会在连续运转1000小时时发生破坏，专利文献2中记载了若将GM冷冻机连续运转1500小时左右，则会引起破坏或磨损、冷冻机的冷冻能力极端降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3642486号说明书

专利文献2：日本专利第4030091号说明书

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的技术问题在于提供一种在10K以下的极低温区域具有大的热容量、且对热冲击及机械振动的耐久性优异的陶瓷蓄冷材料。

解决技术问题的技术手段