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公開番号2024056758
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-23
出願番号2024014548,2022565399
出願日2024-02-02,2021-11-25
発明の名称蓄冷材粒子の製造方法
出願人株式会社東芝,東芝マテリアル株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C09K 5/14 20060101AFI20240416BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】高い体積比熱と高い熱伝導率を備える蓄冷材粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態の蓄冷材粒子の製造方法は、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuからなる群から選ばれる少なくとも一つの希土類元素を含む原料粉末を準備し、原料粉末を、第一族元素を含むアルギン酸塩の濃度が0.01重量%以上5重量%以下のアルギン酸水溶液に加えて混合してスラリーを作製し、スラリーをゲル化溶液に滴下して造粒粒子を作製する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも一つの希土類元素を含む原料粉末を準備し、
前記原料粉末を、第一族元素を含むアルギン酸塩の濃度が０．０１重量％以上５重量％以下のアルギン酸水溶液に加えて混合してスラリーを作製し、
前記スラリーをゲル化溶液に滴下して造粒粒子を作製する、蓄冷材粒子の製造方法。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記スラリーを前記ゲル化溶液に滴下する際に、スポイト、ビューレット、ピペット、シリンジ、ディスペンサー、及びインクジェットからなる群から選ばれる一つの装置を用いる請求項１記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項３】
前記装置の吐出口の口径は、５０μｍ以上３０００μｍ以下である請求項２記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項４】
前記スラリーを前記ゲル化溶液に滴下する際の、前記装置の吐出口と前記ゲル化溶液の液面までの距離は、０．１ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である請求項２又は請求項３記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項５】
前記スラリーの粘度は、０．１ｍＰａ・ｓ以上１００００００ｍＰａ・ｓ以下である請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項６】
前記スラリーの前記ゲル化溶液の中での保持時間は、１０分以上４８時間以下である請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項７】
前記アルギン酸水溶液は、アルギン酸ナトリウム水溶液、アルギン酸アンモニウム水溶液又はアルギン酸カリウム水溶液である請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項８】
前記ゲル化溶液は、第二族元素を含む水溶液である請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項９】
前記ゲル化溶液は、乳酸カルシウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、塩化マンガン（II）水溶液、硫酸マグネシウム水溶液、硫酸ベリリウム水溶液、硝酸ストロンチウム水溶液、塩化バリウム水溶液、及び水酸化バリウム水溶液からなる群から選ばれる少なくとも一つの水溶液である請求項８記載の蓄冷材粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記造粒粒子の粒径は、７０μｍ以上５ｍｍ以下である請求項１ないし請求項９いずれか一項記載の蓄冷材粒子の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄冷材粒子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
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極低温冷凍機の開発が不可欠になってきている。かかる極低温冷凍機は、軽量かつ小型で熱効率の高いことが要求されており、種々の応用分野において実用化が進められている。
【０００３】
極低温冷凍機では、複数の蓄冷材を蓄冷器の中に収容する。例えば、蓄冷材と、蓄冷器の中を通るヘリウムガスとの間で熱交換を行うことにより、寒冷を発生させる。例えば、超電導ＭＲＩ装置や半導体製造装置等に使用されるクライオポンプなどにおいては、ギフォード・マクマホン（ＧＭ）方式、スターリング方式、又はパルスチューブ方式などの冷凍サイクルによる冷凍機が用いられている。
【０００４】
また、磁気浮上列車にも超電導磁石を用いて磁力を発生させるために高性能な冷凍機が必須とされている。さらに、最近では、超電導電力貯蔵装置（ＳＭＥＳ）、及び高品質のシリコンウェハーなどを製造する磁界印加式単結晶引上げ装置などにおいても高性能な冷凍機が用いられている。さらに高い信頼性が期待されているパルスチューブ冷凍機の開発及び実用化も積極的に進められている。
【０００５】
また、上記したような超電導磁石やＭＲＩ装置などにおいては、使用する液体ヘリウムが蒸発するため、液体ヘリウムの補給が問題となる。近年、ヘリウムの枯渇問題が深刻化し、入手困難な状態が発生し、産業界に影響を及ぼしている。
【０００６】
この液体ヘリウムの消費量を低減し、補給などのメンテナンスの負荷を軽減するため、蒸発したヘリウムを再凝縮するヘリウム再凝縮装置が実用化され、需要が高まっている。このヘリウム再凝縮装置にも、ヘリウムを液化するために、温度を４Ｋレベルに冷却するＧＭ式冷凍機やパルスチューブ式冷凍機が使用されている。
【０００７】
このような冷凍機においては、蓄冷材が収容された蓄冷器内を、圧縮されたヘリウム（Ｈｅ）ガスなどの作動媒質が一方向に流れて、その熱エネルギーを蓄冷材に供給する。そして、蓄冷器内を膨張した作動媒質が反対方向に流れ、蓄冷材から熱エネルギーを受け取る。こうした過程での復熱効果が良好になるに伴い、作動媒質サイクルでの熱効率が向上し、より低い温度を実現することが可能となる。
【０００８】
ここで蓄冷器に搭載する蓄冷材の単位体積当たりの比熱が高いほど、蓄冷材の蓄えることが可能な熱エネルギーが増加するため、冷凍機の冷凍能力が向上する。このため、蓄冷器の低温側には低温で高い比熱を有する蓄冷材を、高温側には高温で高い比熱を有する蓄冷材を搭載することが望ましい。
【０００９】
磁性蓄冷材はその組成に依存して、特定の温度域で高い体積比熱を示す。このため、目的とする温度領域において高い体積比熱を示す、異なる組成の磁性蓄冷材を組み合わせることで、蓄冷能力が高まり、冷凍機の冷凍能力が向上する。
【００１０】
また、蓄冷器に搭載する蓄冷材は、その熱伝導率及び熱伝達率が高いほど熱エネルギーの受け渡しの効率が向上し、冷凍機の効率が向上する。
（【００１１】以降は省略されています）

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