RU2834049C2 - Granular particle used for refrigerating chamber material particle, refrigerating chamber material particle, refrigerating chamber device, refrigerator, cryogenic vacuum pump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging apparatus, nuclear magnetic resonance apparatus, installation for drawing monocrystals with application of magnetic field and helium recondensation device - Google Patents
Granular particle used for refrigerating chamber material particle, refrigerating chamber material particle, refrigerating chamber device, refrigerator, cryogenic vacuum pump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging apparatus, nuclear magnetic resonance apparatus, installation for drawing monocrystals with application of magnetic field and helium recondensation device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2834049C2 RU2834049C2 RU2024104951A RU2024104951A RU2834049C2 RU 2834049 C2 RU2834049 C2 RU 2834049C2 RU 2024104951 A RU2024104951 A RU 2024104951A RU 2024104951 A RU2024104951 A RU 2024104951A RU 2834049 C2 RU2834049 C2 RU 2834049C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particle
- refrigeration chamber
- chamber material
- granular
- material particle
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 798
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 543
- 239000001307 helium Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000013421 nuclear magnetic resonance imaging Methods 0.000 title claims description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 578
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 53
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 30
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 30
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- -1 rare earth oxysulfide Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 20
- 239000011361 granulated particle Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 104
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 100
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 72
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 60
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 33
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 31
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 27
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 21
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 20
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 20
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 18
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 16
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 16
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 15
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 15
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 15
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 13
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L calcium lactate Chemical compound [Ca+2].CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 239000001527 calcium lactate Substances 0.000 description 12
- 229960002401 calcium lactate Drugs 0.000 description 12
- 235000011086 calcium lactate Nutrition 0.000 description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 8
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 description 8
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 description 8
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 8
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 8
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- KQHXBDOEECKORE-UHFFFAOYSA-L beryllium sulfate Chemical compound [Be+2].[O-]S([O-])(=O)=O KQHXBDOEECKORE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 6
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 6
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 5
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 5
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- MCVAAHQLXUXWLC-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[S-2].[Gd+3].[Gd+3] Chemical compound [O-2].[O-2].[S-2].[Gd+3].[Gd+3] MCVAAHQLXUXWLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- CUQNSZSCQRIWQR-UHFFFAOYSA-N copper holmium Chemical compound [Cu].[Ho] CUQNSZSCQRIWQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000010408 potassium alginate Nutrition 0.000 description 4
- 239000000737 potassium alginate Substances 0.000 description 4
- MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L potassium alginate Chemical compound [K+].[K+].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O MZYRDLHIWXQJCQ-YZOKENDUSA-L 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- VXYADVIJALMOEQ-UHFFFAOYSA-K tris(lactato)aluminium Chemical compound CC(O)C(=O)O[Al](OC(=O)C(C)O)OC(=O)C(C)O VXYADVIJALMOEQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910002614 GdAlO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 3
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 3
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 3
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 235000010407 ammonium alginate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000728 ammonium alginate Substances 0.000 description 2
- KPGABFJTMYCRHJ-YZOKENDUSA-N ammonium alginate Chemical compound [NH4+].[NH4+].O1[C@@H](C([O-])=O)[C@@H](OC)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](C([O-])=O)O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O KPGABFJTMYCRHJ-YZOKENDUSA-N 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- KIPOFIHPOLEEOP-UHFFFAOYSA-N erbium nickel Chemical compound [Ni].[Er] KIPOFIHPOLEEOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000177 wavelength dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N Carbon disulfide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YQBSOMUOVGBRTC-UHFFFAOYSA-N O=S.[Ho] Chemical compound O=S.[Ho] YQBSOMUOVGBRTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003991 Rietveld refinement Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DDCYNQRPVVEKPY-UHFFFAOYSA-N [Co].[Er] Chemical compound [Co].[Er] DDCYNQRPVVEKPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- YYXJRCXTIUJJMP-UHFFFAOYSA-N aluminum;gadolinium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Gd+3] YYXJRCXTIUJJMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 description 1
- JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N holmium oxide Inorganic materials [O][Ho]O[Ho][O] JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWCYYNSBGXMRQN-UHFFFAOYSA-N holmium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ho+3].[Ho+3] OWCYYNSBGXMRQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L strontium dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Варианты осуществления, описанные здесь, в целом, имеют отношение к гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, к частице материала холодильной камеры, устройству холодильной камеры, холодильнику, криогенному вакуумному насосу, сверхпроводящему магниту, установке визуализации ядерного магнитного резонанса, установке на основе ядерного магнитного резонанса, установке вытягивания монокристалла с приложением магнитного поля и к устройству реконденсации гелия.The embodiments described herein generally relate to a granular particle used for a refrigeration chamber material particle, a refrigeration chamber material particle, a refrigeration chamber device, a refrigerator, a cryogenic vacuum pump, a superconducting magnet, a nuclear magnetic resonance imaging apparatus, a nuclear magnetic resonance-based apparatus, a magnetic field-applied single crystal drawing apparatus, and a helium recondensation apparatus.
Уровень техникиState of the art
В последние годы происходило значительное развитие сверхпроводящих технологий, и разработка небольшого и высокопроизводительного криогенного холодильника стала необходимой с расширением областей его применения. Такой криогенный холодильник должен быть легким, компактным и с высокой тепловой эффективностью, чтобы он нашел практическое применение в различных областях.In recent years, there has been a significant development of superconducting technology, and the development of a small and high-performance cryogenic refrigerator has become necessary with the expansion of its application areas. Such a cryogenic refrigerator should be lightweight, compact and have high thermal efficiency so that it can be practically applied in various fields.
Криогенный холодильник содержит в своем составе холодильную камеру, заполненную множеством материалов холодильной камеры. Например, холод создается за счет теплообмена между материалом холодильной камеры и газообразным гелием, проходящим через холодильную камеру. Например, в установке на основе ядерного магнитного резонанса (nuclear magnetic resonance, MRI), использующей сверхпроводимость, или в криогенном вакуумном насосе и т.п., используемых при производстве полупроводников и т.п., используется холодильник на основе цикла охлаждения типа Гиффорда-Макмагона (Gifford-McMahon, GM), типа Стирлинга (Stirling) или типа импульсной трубки.A cryogenic refrigerator comprises a refrigeration chamber filled with a variety of refrigeration chamber materials. For example, cold is generated by heat exchange between the refrigeration chamber material and helium gas passing through the refrigeration chamber. For example, in a nuclear magnetic resonance (MRI) machine using superconductivity or a cryogenic vacuum pump, etc., used in the production of semiconductors, etc., a refrigerator based on the refrigeration cycle of the Gifford-McMahon (GM), Stirling type, or pulse tube type is used.
Кроме того, высокоэффективный холодильник также требуется для поездов на магнитной подушке, чтобы создавать напряженность магнитного поля, используя сверхпроводящий магнит. Кроме того, в последние годы высокоэффективные холодильники также стали использоваться в сверхпроводящем аккумуляторе магнитной энергии (superconducting magnetic energy storage, SMES), установке вытягивания монокристаллов, основанной на приложении магнитного поля, для производства высококачественных кремниевых подложек, и т.п. Кроме того, также активно стимулируются разработки и практическое применение холодильника с импульсными трубками, который, как ожидается, должен иметь высокую надежность.In addition, a high-efficiency refrigerator is also required for magnetic levitation trains to generate magnetic field strength using a superconducting magnet. In addition, in recent years, high-efficiency refrigerators have also been used in superconducting magnetic energy storage (SMES), magnetic field-based single crystal extraction plant for producing high-quality silicon substrates, etc. In addition, the development and practical application of pulse tube refrigerator, which is expected to have high reliability, is also being actively promoted.
В сверхпроводящем магните, МРТ-томографе, и т.п., как описано выше, используемый жидкий гелий испаряется, и поэтому подача жидкого гелия становится проблемой. В последние годы проблема истощения запасов гелия стала серьезной, и получить гелий стало трудно, что сказалось на промышленности.In the superconducting magnet, MRI, etc., as described above, the liquid helium used evaporates, and therefore the supply of liquid helium becomes a problem. In recent years, the problem of helium depletion has become serious, and helium has become difficult to obtain, which has affected the industry.
Чтобы снизить потребление жидкого гелия и уменьшить бремя технического обслуживания, такого как повторное заполнение, в практику были внедрены устройства реконденсации гелия, чтобы испарившийся гелий конденсировать повторно, и потребность в устройствах реконденсации гелия возросла. Устройство реконденсации гелия также использует GM-холодильник или холодильник на импульсных трубках, который охлаждает гелий до уровня температуры 4 К для сжижения гелия.In order to reduce the consumption of liquid helium and reduce the burden of maintenance such as refilling, helium recondensation devices have been introduced to recondense the evaporated helium, and the need for helium recondensation devices has increased. The helium recondensation device also uses a GM refrigerator or pulse tube refrigerator, which cools helium to a temperature level of 4 K to liquefy helium.
В холодильнике рабочая среда, такая как сжатый гелий (газообразный гелий, He), протекает в одном направлении в холодильной камере, заполненной материалом холодильной камеры, и его тепловая энергия передается материалу холодильной камеры. Затем, расширившаяся рабочая среда принимает тепловую энергию от материала холодильной камеры, протекая через холодильную камеру в противоположном направлении. Поскольку при таком процессе эффект рекуперации усиливается, теплоэффективность в цикле рабочей среды повышается, достигая, таким образом, более низкой температуры. Для плавного обмена тепловой энергией между газообразным гелием и материалом холодильной камеры, предпочтительно, чтобы материал холодильной камеры имел высокую удельную теплопроводность.In a refrigerator, a working medium such as compressed helium (helium gas, He) flows in one direction in a refrigeration chamber filled with a refrigeration chamber material, and its thermal energy is transferred to the refrigeration chamber material. Then, the expanded working medium receives thermal energy from the refrigeration chamber material by flowing through the refrigeration chamber in the opposite direction. Since the recuperation effect is enhanced in such a process, the thermal efficiency in the working medium cycle increases, thus achieving a lower temperature. In order to smoothly exchange thermal energy between helium gas and the refrigeration chamber material, it is preferable that the refrigeration chamber material has a high specific thermal conductivity.
Поскольку объемная удельная теплоемкость материала холодильной камеры, заполняющего холодильную камеру, более высокая, тепловая энергия, которая может запасаться в материале холодильной камеры увеличивается, так что охлаждающая способность холодильника повышается. Поэтому предпочтительно низкотемпературную сторону холодильной камеры заполнять материалом холодильной камеры, имеющим высокую удельную теплоемкость при низкой температуре, а высокотемпературную сторону холодильной камеры заполнять материалом холодильной камеры, имеющим высокую удельную теплоемкость при высокой температуре.Since the volumetric specific heat capacity of the refrigeration chamber material filling the refrigeration chamber is higher, the thermal energy that can be stored in the refrigeration chamber material increases, so that the cooling capacity of the refrigerator increases. Therefore, it is preferable to fill the low-temperature side of the refrigeration chamber with a refrigeration chamber material having a high specific heat capacity at a low temperature, and to fill the high-temperature side of the refrigeration chamber with a refrigeration chamber material having a high specific heat capacity at a high temperature.
Магнитный материал холодильной камеры имеет высокую объемную удельную теплоемкость в конкретном температурном диапазоне в зависимости от его состава. Поэтому, комбинируя магнитные материалы холодильной камеры, имеющие различные составы, обладающие различными объемными удельными теплоемкостями, охлаждающая способность холодильной камеры повышается, и охлаждающая способность холодильника улучшается.The magnetic material of the refrigeration chamber has a high volumetric specific heat capacity in a specific temperature range depending on its composition. Therefore, by combining magnetic materials of the refrigeration chamber with different compositions having different volumetric specific heat capacities, the cooling capacity of the refrigeration chamber increases, and the cooling capacity of the refrigerator improves.
Кроме того, поскольку удельная теплопроводность и коэффициент теплопередачи материала холодильной камеры, заполняющего холодильную камеру, более высокие, эффективность передачи тепловой энергии повышается и эффективность холодильника возрастает.In addition, since the specific thermal conductivity and heat transfer coefficient of the refrigeration chamber material filling the refrigeration chamber are higher, the efficiency of heat transfer is improved and the efficiency of the refrigerator is increased.
В традиционном холодильнике охлаждение до 4 К достигалось, используя для заполнения на высокотемпературной стороне холодильной камеры частицы металлического материала заполнения холодильной камеры, такого как свинец (Pb), висмут (Bi) или олово (Sn), и используя для заполнения на низкотемпературной стороне с температурой 20 К или менее холодильной камеры частицы магнитного материала холодильной камеры на металлической основе, такого как Er3Ni, ErNi, или HoCu2.In a conventional refrigerator, cooling to 4 K was achieved by using particles of a metallic refrigeration chamber filling material such as lead (Pb), bismuth (Bi), or tin (Sn) to fill the high-temperature side of the refrigeration chamber, and using particles of a metallic-based magnetic refrigeration chamber material such as Er 3 Ni, ErNi, or HoCu 2 to fill the low-temperature side with a temperature of 20 K or less of the refrigeration chamber.
В последние годы были предприняты попытки повышения охлаждающей способности холодильника, заменяя некоторые из магнитных частиц материала холодильной камеры, основанного на металле, на керамические магнитные частицы материала холодильной камеры, имеющего высокую удельную теплоемкость в диапазоне температур от 2 K до 10 K, такого как Gd2O2S, Tb2O2S, Dy2O2S, Ho2O2S, и GdAlO3.In recent years, attempts have been made to improve the cooling capacity of a refrigerator by replacing some of the magnetic particles of a metal-based refrigeration chamber material with ceramic magnetic particles of a refrigeration chamber material having a high specific heat capacity in the temperature range of 2 K to 10 K, such as Gd 2 O 2 S, Tb 2 O 2 S, Dy 2 O 2 S, Ho 2 O 2 S, and GdAlO 3 .
Керамические магнитные частица материала холодильной камеры изготавливают посредством многоступенчатого производственного процесса, смешивая сырье и связующее вещество, гранулируя смесь, обезжиривая гранулу при нескольких сотнях градусов, сульфурируя гранулу при нескольких сотнях градусов, и спекая гранулу при тысяче и нескольких сотнях градусов. Поэтому, если обезжиривание и сульфурирование могут выполняться при более низкой температуре, чем на предшествующем уровне техники, производственные издержки и нагрузка на окружающую среду могут быть уменьшены.The ceramic magnetic particle material of the refrigeration chamber is produced by a multi-step production process of mixing raw materials and binders, granulating the mixture, degreasing the granule at several hundred degrees, sulfurizing the granule at several hundred degrees, and sintering the granule at one thousand and several hundred degrees. Therefore, if degreasing and sulfurizing can be performed at a lower temperature than the prior art, the production cost and the environmental burden can be reduced.
ЛитератураLiterature
Патентная литератураPatent literature
Патентная литература 1: JP 2003-73661 A.Patent Literature 1: JP 2003-73661 A.
Патентная литература 2: JP 2003-213252 A.Patent Literature 2: JP 2003-213252 A.
Патентная литература 3: WO 2018/025581 A1.Patent Literature 3: WO 2018/025581 A1.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Проблема, решаемая изобретениемProblem solved by the invention
Задача настоящего изобретения состоит в получении гранулированной частицы используемой для частицы материала холодильной камеры, пригодной для уменьшения производственных затрат на производство частицы материала холодильной камеры.The object of the present invention is to obtain a granular particle used for a refrigeration chamber material particle, suitable for reducing production costs for producing the refrigeration chamber material particle.
Средства решения проблемыSolutions to the problem
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая варианту осуществления, содержат: редкоземельный оксисульфид, имеющий в своем составе по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu, или редкоземельный оксид, имеющий в своем составе по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu; и углерод, имеющий концентрацию от 0,001 мас. % или более до 50 мас. % или менее, в котором гранулированная частица имеет относительную плотность от 10 % или более до 50 % или менее.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle according to an embodiment comprises: a rare earth oxysulfide having in its composition at least one rare earth element selected from the group consisting of Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu, or a rare earth oxide having in its composition at least one rare earth element selected from the group consisting of Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu; and carbon having a concentration of 0.001 mass % or more to 50 mass % or less, wherein the granular particle has a relative density of 10% or more to 50% or less.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 - схематичный вид в поперечном разрезе гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления.Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a granular particle used for a refrigeration chamber material particle according to the first embodiment.
Фиг. 2 - схематичный вид в поперечном разрезе частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, и конфигурация основной части холодильной камеры, соответствующая четвертому варианту осуществления.Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a particle of a refrigerating chamber material according to the second embodiment and a configuration of a main portion of a refrigerating chamber according to the fourth embodiment.
Фиг. 3 - схематичный вид в поперечном разрезе конфигурации криогенного вакуумного насоса, соответствующего пятому варианту осуществления.Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of the configuration of a cryogenic vacuum pump according to a fifth embodiment.
Фиг. 4 - схематичный вид в перспективе конфигурации сверхпроводящего магнита, соответствующего шестому варианту осуществления.Fig. 4 is a schematic perspective view of the configuration of a superconducting magnet according to a sixth embodiment.
Фиг. 5 - схематичный вид в поперечном разрезе конфигурации установки визуализации ядерного магнитного резонанса, соответствующей седьмому варианту осуществления.Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of the configuration of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus according to a seventh embodiment.
Фиг. 6 - схематичный вид в поперечном разрезе конфигурации установки ядерного магнитного резонанса, соответствующей восьмому варианту осуществления.Fig. 6 is a schematic cross-sectional view of the configuration of a nuclear magnetic resonance apparatus according to an eighth embodiment.
Фиг. 7 - схематичный вид в перспективе конфигурации установки вытягивания монокристаллов с приложением магнитного поля, соответствующей девятому варианту осуществления.Fig. 7 is a schematic perspective view of the configuration of the magnetic field-assisted single crystal drawing apparatus according to the ninth embodiment.
Фиг. 8 - схематичная конфигурация устройства реконденсации гелия, соответствующая десятому варианту осуществления.Fig. 8 is a schematic configuration of a helium recondensation device according to a tenth embodiment.
Вариант(-ы) осуществления изобретенияEmbodiment(s) of the invention
Здесь далее варианты осуществления настоящего изобретения будут описываться со ссылкой на чертежи. В последующем описании одни и те же или подобные элементы и т.п. будут обозначаться одними и теми же ссылочными позициями и описание уже элементов и т. п. может соответственно исключаться.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or similar elements, etc. will be designated by the same reference numerals, and the description of the same elements, etc. may be omitted accordingly.
В настоящем описании криогенная температура означает, например, диапазон температур, в котором явление сверхпроводимости может быть промышленно полезным. Криогенная температура - это, например, диапазон температур 20 К или менее.In the present description, cryogenic temperature means, for example, a temperature range in which the phenomenon of superconductivity can be industrially useful. Cryogenic temperature is, for example, a temperature range of 20 K or less.
Первый вариант осуществленияFirst variant of implementation
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры в соответствии с первым вариантом осуществления, содержит: редкоземельный оксисульфид, содержащий по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из иттрия (Y), лантана (La), церия (Ce), празеодимия (Pr), неодима (Nd), самария (Sm), европия (Eu), гадолиния (Gd), тербия (Tb), диспрозия (Dy), гольмия (Но), эрбия (Er), тулия (Tm), иттербия (Yb) и лютеция (Lu), или редкоземельный оксид, содержащий по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из иттрия (Y), лантана (La), церия (Ce), празеодимия (Pr), неодима (Nd), самария (Sm), европия (Eu), гадолиния (Gd), тербия (Tb), диспрозия (Dy), гольмия (Но), эрбия (Er), тулия (Tm), иттербия (Yb) и лютеция (Lu); и углерод, имеющий концентрацию от 0,001 мас. % или более до 50 мас. % или менее, и гранулированная частица имеет относительную плотность от 10 % или более до 50 % или менее.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle according to a first embodiment comprises: a rare earth oxysulfide containing at least one rare earth element selected from the group consisting of yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and lutetium (Lu), or a rare earth oxide containing at least one rare earth element selected from the group consisting of yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu); and carbon having a concentration of 0.001 mass % or more to 50 mass % or less, and the granular particle has a relative density of 10% or more to 50% or less.
На фиг. 1 схематично представлен вид в поперечном разрезе гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления.Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a granular particle used for a material particle of a refrigerating chamber according to the first embodiment.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая первому варианту осуществления, является гранулированной частицей для производства частиц, используемых для материала холодильной камеры. Например, частицу, используемую для материала холодильной камеры, изготавливают подвергая гранулированную частицу 101, используемую для частицы материала холодильной камеры, соответствующую первому варианту осуществления, термической обработке для обезжиривания и термической обработке для спекания. После термической обработки для обезжиривания и перед термической обработкой для спекания гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, может быть подвергнута термической обработке для сульфурирования.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment is a granular particle for producing particles used for the refrigeration chamber material. For example, the particle used for the refrigeration chamber material is produced by subjecting the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment to a heat treatment for degreasing and a heat treatment for sintering. After the heat treatment for degreasing and before the heat treatment for sintering, the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle can be subjected to a heat treatment for sulfurization.
Как показано на фиг. 1, гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая первому варианту осуществления, содержит, например, порошковые сырьевые материалы 101a, связующее вещество 101b и пустоты 101c. Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, может содержать, например, дисперсионную среду вместо связующего вещества 101b. Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, может содержать вместо связующего вещества 101b, например, гелеобразующее вещество. Порошковые сырьевые материалы 101a могут содержать, например, спекающую добавку для стимулирования спекания во время производства частицы материала холодильной камеры.As shown in Fig. 1, the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment contains, for example, powder raw materials 101a, a binder 101b and voids 101c. The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle may contain, for example, a dispersion medium instead of the binder 101b. The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle may contain, for example, a gelling agent instead of the binder 101b. The powder raw materials 101a may contain, for example, a sintering additive for promoting sintering during the production of the refrigeration chamber material particle.
Гранулированную частицу 101, используемую для частицы материала холодильной камеры, формируют, гранулируя порошковые сырьевые материалы 101a. Гранулированную частицу 101, используемую для частицы материала холодильной камеры, формируют, например, путем связывания множества порошковых сырьевых материалов 101a друг с другом связующим веществом 101b.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is formed by granulating the powder raw materials 101a. The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is formed, for example, by bonding a plurality of powder raw materials 101a to each other with a binder 101b.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, является, например, гелем. Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, формируется, например, путем гелеобразования множества порошковых сырьевых материалов 101a, с использованием гелеобразующего вещества (гелеобразующий раствор). Например, порошковые сырьевые материалы 101a агрегируются в отвержденном состоянии, теряя независимую мобильность.The granular particle 101 used for the material particle of the refrigeration chamber is, for example, a gel. The granular particle 101 used for the material particle of the refrigeration chamber is formed, for example, by gelling a plurality of powder raw materials 101a, using a gelling agent (gelling solution). For example, the powder raw materials 101a aggregate in a solidified state, losing independent mobility.
В случае, когда гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, является гелем, гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит, например, порошковые сырьевые материалы 101a и дисперсную среду. Дисперсная среда содержит, например, гелеобразующее вещество. В случае, когда гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, является гелем, гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит, например, порошковые сырьевые материалы 101a и гелеобразующее вещество. Гелеобразующее вещество, застывающее после гелеобразования гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, также упоминается как гелеобразующее вещество.In the case where the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is a gel, the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains, for example, the powder raw materials 101a and a dispersion medium. The dispersion medium contains, for example, a gelling agent. In the case where the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is a gel, the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains, for example, the powder raw materials 101a and a gelling agent. The gelling agent that solidifies after the gelation of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is also referred to as a gelling agent.
Порошок 101a сырьевого материала содержит редкоземельный оксисульфид или редкоземельный оксид. Редкоземельный оксисульфид, содержащийся в порошкообразном сырьевом материале 101a, содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из иттрия (Y), лантана (La), церия (Ce), празеодимия (Pr), неодима (Nd), самария (Sm), европия (Eu), гадолиния (Gd), тербия (Tb), диспрозия (Dy), гольмия (Но), эрбия (Er), тулия (Tm), иттербия (Yb) и лютеция (Lu). Редкоземельный оксид, содержащийся в порошковом сырьевом материале 101a, содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из иттрия (Y), лантана (La), церия (Ce), празеодимия (Pr), неодима (Nd), самария (Sm), европия (Eu), гадолиния (Gd), тербия (Tb), диспрозия (Dy), гольмия (Но), эрбия (Er), тулия (Tm), иттербия (Yb) и лютеция (Lu).The raw material powder 101a contains a rare earth oxysulfide or a rare earth oxide. The rare earth oxysulfide contained in the raw material powder 101a contains at least one rare earth element selected from the group consisting of yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and lutetium (Lu). The rare earth oxide contained in the powder raw material 101a contains at least one rare earth element selected from the group consisting of yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).
Редкоземельным оксисульфидом, содержащимся в порошковом сырьевом материале 101a, является, например, оксисульфид гадолиния или оксисульфид гольмия. Редкоземельным оксисульфидом, содержащимся в порошковом сырьевом материале 101a, является, например, Gd2O2S, Tb2O2S, Dy2O2S или Ho2O2S.The rare earth oxysulfide contained in the powder raw material 101a is, for example, gadolinium oxysulfide or holmium oxysulfide. The rare earth oxysulfide contained in the powder raw material 101a is, for example, Gd 2 O 2 S, Tb 2 O 2 S, Dy 2 O 2 S or Ho 2 O 2 S.
Редкоземельным оксидом, содержащимся в порошковом сырьевом материале 101a, является, например, оксид гадолиния или оксид гольмия. Редкоземельным оксидом, содержащимся в порошковом сырьевом материале 101a, является, например, Gd2O3, Tb2O3, Dy2O3, или Ho2O3.The rare earth oxide contained in the powder raw material 101a is, for example, gadolinium oxide or holmium oxide. The rare earth oxide contained in the powder raw material 101a is, for example, Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , or Ho 2 O 3 .
Порошковый сырьевой материал 101a может содержать, например, карбонат, оксид, нитрид или карбид, содержащий элемент группы 1. Порошковый сырьевой материал 101a содержит, например, карбонат, оксид, нитрид или карбид, содержащий элемент группы 2.The powder raw material 101a may contain, for example, a carbonate, oxide, nitride, or carbide containing a group 1 element. The powder raw material 101a contains, for example, a carbonate, oxide, nitride, or carbide containing a group 2 element.
Порошковый сырьевой материал 101a может содержать, например, карбонат, оксид, нитрид или карбид, содержащий элемент присадки. Элементом присадки является по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из марганца (Mn), алюминия (Al), железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni), кобальта (Co), циркония (Zr), иттрия (Y) и бора (B).The powder raw material 101a may contain, for example, a carbonate, oxide, nitride or carbide containing an additive element. The additive element is at least one element selected from the group consisting of manganese (Mn), aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), yttrium (Y) and boron (B).
В случае, когда спекающая добавка содержится в виде порошкового сырьевого материала 101a, спекающая добавка является, например, оксидом. Спекающая добавка является, например, оксидом алюминия (глинозем), оксидом магния, оксидом иттрия, оксидом циркония или оксидом бора.In the case where the sintering additive is contained in the form of a powder raw material 101a, the sintering additive is, for example, an oxide. The sintering additive is, for example, aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, or boron oxide.
Связующее вещество 101b является органическим материалом. Связующее вещество 101b является, например, смолой. Связующее вещество 101b является, например, поливиниловым спиртом, поливинилбутиралом, карбоксиметилцеллюлозой, акриловой смолой или полиэтиленгликолем.The binder 101b is an organic material. The binder 101b is, for example, a resin. The binder 101b is, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, carboxymethyl cellulose, acrylic resin or polyethylene glycol.
В случае, когда дисперсная среда содержится в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, дисперсная среда является органическим веществом. Дисперсной средой является, например, альгинат. Дисперсной средой является, например, альгинат натрия, альгинат аммония или альгинат калия.In the case where the dispersion medium is contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle, the dispersion medium is an organic substance. The dispersion medium is, for example, alginate. The dispersion medium is, for example, sodium alginate, ammonium alginate, or potassium alginate.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, имеет относительную плотность от 10 % или более до 50 % или менее.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle has a relative density of 10% or more to 50% or less.
Например, когда относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, низкая, объемная доля порошковых сырьевых материалов 101a в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, является относительно малой. Когда относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, низкая, объемная доля связующего вещества 101b, дисперсной среды или пустот 101c в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, относительно высокая.For example, when the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is low, the volume ratio of the powder raw materials 101a in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is relatively small. When the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is low, the volume ratio of the binder 101b, the dispersion medium, or the voids 101c in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is relatively high.
С другой стороны, когда относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, высокая, объемная доля порошковых сырьевых материалов 101a в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, относительно высокая. Когда относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, высокая, объемная доля связующего вещества 101b, дисперсной среды или пустот 101c в гранулированной частице гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, относительно низкая.On the other hand, when the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is high, the volume ratio of the powder raw materials 101a in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is relatively high. When the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is high, the volume ratio of the binder 101b, the dispersion medium, or the voids 101c in the granular particle of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is relatively low.
Относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, может быть вычислена, например, делением средней плотности при формовании, полученной для 50 гранулированных частиц, на истинную плотность составляющего материала. Средняя плотность при формовании 50 гранулированных частиц получается делением веса этих 50 частиц на объем этих 50 частиц. Объем этих 50 частиц может быть рассчитан путем суммирования объемов соответствующих частиц, полученных путем принятия диаметра эквивалентного круга каждой частицы в качестве диаметра самой частицы.The relative density of the granular particle 101 used for the particle of the material of the refrigeration chamber can be calculated, for example, by dividing the average molding density obtained for 50 granular particles by the true density of the constituent material. The average molding density of 50 granular particles is obtained by dividing the weight of these 50 particles by the volume of these 50 particles. The volume of these 50 particles can be calculated by summing the volumes of the corresponding particles obtained by taking the diameter of the equivalent circle of each particle as the diameter of the particle itself.
При вычислении истинной плотности гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, во-первых, посредством рентгеновского дифракционного измерения идентифицируется фаза кристаллизация порошковых сырьевых материалов 101a материала, образующих гранулированную частицу. Затем, соотношение порошковых сырьевых материалов 101a, образующих гранулированную частицу, получают, исходя из анализа Ритвельда или атомарной эмиссионной спектроскопии индуктивно связанной плазмы на дифракционной рентгенограмме. Истинная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, быть вычислена, исходя из фазы кристаллизации порошковых сырьевых материалов 101a и соотношения составляющих порошковых сырьевых материалов 101a.In calculating the true density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle, first, the crystallization phase of the powder raw materials 101a of the material constituting the granular particle is identified by means of an X-ray diffraction measurement. Then, the ratio of the powder raw materials 101a constituting the granular particle is obtained from the Rietveld analysis or the inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy on the X-ray diffraction pattern. The true density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle can be calculated from the crystallization phase of the powder raw materials 101a and the ratio of the constituents of the powder raw materials 101a.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, имеет диаметр частицы, например, от 50 мкм или более до 7 мм или менее. Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, имеет аспектное отношение равное, например, 1 или более и 5 или менее. Аспектное отношение размеров гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, является отношением большой оси к малой оси гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры. Форма гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, является, например, сферической.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle has a particle diameter of, for example, 50 μm or more to 7 mm or less. The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle has an aspect ratio of, for example, 1 or more and 5 or less. The aspect ratio of the dimensions of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is the ratio of the major axis to the minor axis of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle. The shape of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is, for example, spherical.
В представленном описании диаметр частицы для гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, является диаметром эквивалентного круга. Диаметр эквивалентного круга является диаметром правильного круга, соответствующего площади фигуры, наблюдаемой на изображении, таком как изображение оптического микроскопа или изображение сканирующего электронного микроскопа (изображение SEM). Диаметр частицы для гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, может быть получен, например, посредством анализа изображения оптического микроскопа или изображения SEM.In the description provided, the particle diameter of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is the diameter of the equivalent circle. The diameter of the equivalent circle is the diameter of a perfect circle corresponding to the area of the figure observed in an image such as an optical microscope image or a scanning electron microscope image (SEM image). The particle diameter of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle can be obtained, for example, by analyzing an optical microscope image or an SEM image.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит углерод. Углерод, содержащийся в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, имеет концентрацию 0,001 мас. % или более и 50 мас. % или менее.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains carbon. The carbon contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle has a concentration of 0.001 mass % or more and 50 mass % or less.
Углерод содержится, например, в связующем веществе 101b или в дисперсной среде. Например, когда относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, низкая, концентрация углерода относительно высокая. Например, когда относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, высокая, концентрация углерода относительно низкая.Carbon is contained, for example, in the binder 101b or in the dispersion medium. For example, when the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is low, the carbon concentration is relatively high. For example, when the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is high, the carbon concentration is relatively low.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит, например, элемент группы 1. Элемент группы 1 является, например, по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из лития (Li), натрия (Na) и калия (K).The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains, for example, an element of group 1. The element of group 1 is, for example, at least one element selected from the group consisting of lithium (Li), sodium (Na), and potassium (K).
Элемент группы 1 содержится, например, в порошковых сырьевых материалах 101a, связующем веществе 101b или в дисперсной среде. Элемент группы 1 получают, например, из гелиевого раствора, используемого при производстве гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры.The element of group 1 is contained, for example, in the powder raw materials 101a, the binder 101b, or the dispersion medium. The element of group 1 is obtained, for example, from a helium solution used in the production of the granular particle 101 used for the particle of the refrigeration chamber material.
Элемент группы 1, содержащийся в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, имеет концентрацию, например, от 0,001 ат. % или более до 60 ат. % или менее.The element of Group 1 contained in the granular particle 101 used for the refrigerating chamber material particle has a concentration of, for example, 0.001 at% or more to 60 at% or less.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит, например, элемент группы 2. Элементом группы 2 является, например, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из магния (Mg), кальция (Ca), стронция (Sr) и бария (Ba).The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains, for example, an element of group 2. The element of group 2 is, for example, at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba).
Элемент группы 2 содержится, например, в порошковых сырьевых материалах 101a, связующем веществе 101b или в дисперсной среде. Элемент группы 2 получают, например, из гелиевого раствора, используемого при производстве гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры.The element of group 2 is contained, for example, in the powder raw materials 101a, the binder 101b, or the dispersion medium. The element of group 2 is obtained, for example, from a helium solution used in the production of the granular particle 101 used for the particle of the refrigeration chamber material.
Элемент группы 2, содержащийся в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, имеет концентрацию, например, от 0,001 ат. % или более до 60 ат. % или менее.The element of Group 2 contained in the granular particle 101 used for the refrigerating chamber material particle has a concentration of, for example, 0.001 at% or more to 60 at% or less.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит, например, элемент присадки, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из марганца (Mg), алюминия (Al), железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni), кобальта (Co), циркония (Zr), иттрия (Y) и бора (B).The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains, for example, an additive element which is at least one element selected from the group consisting of manganese (Mg), aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), yttrium (Y) and boron (B).
Элемент присадки содержится, например, в порошках 101a сырьевого материала, связующем веществе 101b или в дисперсной среде. Элемент присадки получают, например, из гелиевого раствора, используемого при производстве гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры.The additive element is contained, for example, in the raw material powders 101a, the binder 101b or in the dispersion medium. The additive element is obtained, for example, from a helium solution used in the production of the granulated particle 101 used for the refrigeration chamber material particle.
Элемент присадки, содержащийся в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, имеет концентрацию, равную, например, от 0,001 ат. % или более до 60 ат. % или менее.The additive element contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle has a concentration of, for example, 0.001 at% or more to 60 at% or less.
Обнаружение элемента, содержащегося в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, и измерение атомной концентрации элемента, также может быть выполнено, например, для раствора гранулированной частицы в жидкости, используя индуктивно связанную плазменную атомную эмиссионную спектроскопию (ICP-AES). Также можно использовать спектроскопию энергетической дисперсии рентгеновского излучения (EDX) или рентгеноспектроскопию с дисперсией по длинам волн (WDX).Detection of an element contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle and measurement of the atomic concentration of the element can also be performed, for example, for a solution of the granular particle in a liquid, using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) or wavelength dispersive X-ray spectroscopy (WDX) can also be used.
Способ производства гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления конкретно не ограничивается, но, например, гранулированную частицу можно производить смешивая порошковые сырьевые материалы и связующее вещество с помощью шаровой мельницы и т. п., чтобы приготовить сырьевую смесь, и формуя (гранулируя) полученную сырьевую смесь в гранулу способом прокатного гранулирования, способом гранулирования перемешиванием, способом экструзии, способом распыления, способом литья под давлением и т.п.The method for producing the granular particle used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment is not particularly limited, but, for example, the granular particle can be produced by mixing powder raw materials and a binder using a ball mill, etc., to prepare a raw material mixture, and forming (granulating) the obtained raw material mixture into a granule by a rolling granulation method, a mixing granulation method, an extrusion method, a spraying method, an injection molding method, etc.
При гранулировании прочность гранулированных частиц повышается, путем добавления связующего вещества, чтобы порошковые сырьевые материалы слипались друг с другом. Для связующего вещества могут использоваться, например, поливиниловый спирт, поливинилбутирол, карбоксиметилцеллюлоза, акриловая смола или полиэтиленгликоль. Связующее вещество добавляют в количестве, например, от 0,01 мас. % или более до 40 мас. % или менее. Например, увеличивая количество связующего вещества, можно увеличивать сопротивление разрыву даже при том, что относительная плотность низкая.In granulation, the strength of granulated particles is increased by adding a binder so that the powder raw materials stick together. For the binder, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyrol, carboxymethyl cellulose, acrylic resin or polyethylene glycol can be used. The binder is added in an amount of, for example, 0.01% by weight or more to 40% by weight or less. For example, by increasing the amount of the binder, it is possible to increase the tensile strength even though the relative density is low.
Для порошковых сырьевых материалов могут использоваться оксид или оксисульфид. Тип и доля оксида или оксисульфида регулируются в соответствии с целевым составом частицы материала, используемого для материала холодильной камеры.For powder raw materials, oxide or oxysulfide can be used. The type and proportion of oxide or oxysulfide are adjusted according to the target particle composition of the material used for the refrigeration chamber material.
Карбонат, оксид, нитрид или карбид, содержащие элемент группы 1, элемент группы 2 или элемент присадки, могут использоваться для порошкового сырьевого материала. Элементом присадки является по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из марганца (Mg), алюминия (Al), железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni), кобальта (Co), циркония (Zr), иттрия (Y) и бора (B). Используя карбонат, оксид, нитрид или карбид, содержащие элемент группы 1, элемент группы 2 или элемент присадки для порошкового сырьевого материала, можно изготавливать гранулированную частицу, для материала холодильной камеры, содержащую элемент группы 1, элемент группы 2 или элемент присадки.A carbonate, oxide, nitride or carbide containing a group 1 element, a group 2 element or an additive element can be used for a powder raw material. The additive element is at least one element selected from the group consisting of manganese (Mg), aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), yttrium (Y) and boron (B). Using a carbonate, oxide, nitride or carbide containing a group 1 element, a group 2 element or an additive element for a powder raw material, it is possible to produce a granular particle for a refrigeration chamber material containing a group 1 element, a group 2 element or an additive element.
Смесь сырьевого материала может содержать спекающую добавку для порошкового сырьевого материала. Спекающая добавка может быть, например, алюминиевым оксидом (глиноземом), оксидом магния, оксидом иттрия, оксидом циркония или оксидом бора.The raw material mixture may contain a sintering aid for the powder raw material. The sintering aid may be, for example, aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, or boron oxide.
При прокатном гранулировании, например, относительная плотность гранулированной частицы, используемой для материала холодильной камеры, может изменяться, за счет управления скоростью вращения гранулятора и диаметром гранулятора во время гранулирования. Когда скорость вращения медленная или диаметр гранулятора маленький, энергия прокатки уменьшается, снижая, таким образом, относительную плотность гранулированной частицы, используемой для материала холодильной камеры.In rolling granulation, for example, the relative density of the granulated particle used for the refrigeration chamber material can be changed by controlling the rotation speed of the granulator and the diameter of the granulator during granulation. When the rotation speed is slow or the diameter of the granulator is small, the rolling energy decreases, thereby reducing the relative density of the granulated particle used for the refrigeration chamber material.
При производстве гранулированной частицы, используемой для материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления, суспензию, приготовленную добавлением порошковых сырьевых материалов в водный раствор альгиновой кислоты и смешиванием порошковых сырьевых материалов с водным раствором альгиновой кислоты, можно добавлять капля за каплей в гелеобразующий раствор, и суспензия может превращаться в гель, для того, чтобы гранулировать суспензию в гранулированную форму. Этот метод представляет собой способ, при котором частицы гранулируют, вызывая гелеобразование в результате реакции сшивания ионами поливалентных металлов, содержащимися в гелеобразующем растворе.In the production of a granular particle used for a material of a refrigeration chamber according to the first embodiment, a suspension prepared by adding powder raw materials to an aqueous solution of alginic acid and mixing the powder raw materials with an aqueous solution of alginic acid can be added drop by drop to a gelling solution, and the suspension can be converted into a gel, in order to granulate the suspension into a granular form. This method is a method in which particles are granulated by causing gelation by a crosslinking reaction of polyvalent metal ions contained in the gelling solution.
Изменяя соотношение между порошковыми сырьевыми материалами и водным раствором альгиновой кислоты, можно изменять относительную плотность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры,. Массовое отношение порошковых сырьевых материалов в водном растворе альгиновой кислоты составляет, например, от 0,1 или более до 20 или менее.By changing the ratio between the powder raw materials and the aqueous solution of alginic acid, it is possible to change the relative density of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle. The mass ratio of the powder raw materials in the aqueous solution of alginic acid is, for example, from 0.1 or more to 20 or less.
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, отверждается в гранулированной форме путем застывания альгината. Поэтому, прочность гранулированной частицы, то есть, прочность при застывании, изменяется в зависимости от количества альгината, содержащегося в частице, или вязкости водного раствора альгината. Например, регулируя вязкость водного раствора альгината, альгинат может надежно связывать порошковые сырьевые материалы в геле, поддерживать прочность гранулированной частицы, используемой для материала холодильной камеры, и можно получать гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, имеющую требуемую форму.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle is solidified in a granular form by solidifying alginate. Therefore, the strength of the granular particle, that is, the solidification strength, changes depending on the amount of alginate contained in the particle or the viscosity of the aqueous solution of alginate. For example, by adjusting the viscosity of the aqueous solution of alginate, the alginate can reliably bind the powder raw materials in a gel, maintain the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle, and it is possible to obtain a granular particle used for the refrigeration chamber material particle having a desired shape.
Суспензию можно капать в гелеобразующий раствор, используя, например, капельницу, бюретку, пипетку, шприц, диспенсер, распылительное сопло и т. п. Здесь далее описанный выше способ гранулирования частиц будет упоминаться как способ застывания с использованием альгиновой кислоты.The suspension can be dropped into the gelling solution using, for example, a dropper, burette, pipette, syringe, dispenser, spray nozzle, etc. Hereinafter, the above-described method of granulating particles will be referred to as a solidification method using alginic acid.
Согласно способу застывания с использованием альгиновой кислоты, диаметр частицы и аспектное отношение размеров гранулированной частицы, используемой для материала холодильной камеры, можно изменять, регулируя вязкость жидкого раствора, диаметр выходного отверстия во время капания или расстояние между наконечником выходного отверстия и уровнем жидкости застывающего раствора. Диаметр выходного отверстия составляет, например, от 50 мкм или более до 3000 мкм или менее. Расстояние между наконечником выходного отверстия и уровнем жидкости застывающего раствора составляет, например, от 0,1 мм или более до 1000 мм или менее.According to the solidification method using alginic acid, the particle diameter and the aspect ratio of the granular particle used for the material of the refrigeration chamber can be changed by adjusting the viscosity of the liquid solution, the diameter of the outlet during dripping, or the distance between the tip of the outlet and the liquid level of the solidification solution. The diameter of the outlet is, for example, from 50 μm or more to 3000 μm or less. The distance between the tip of the outlet and the liquid level of the solidification solution is, for example, from 0.1 mm or more to 1000 mm or less.
В случае, когда для выпуска используется диспенсер, для устройства может использоваться любое из таких устройств, как воздушно-импульсный диспенсер, плунжерный диспенсер и пьезодиспенсер.In case a dispenser is used for dispensing, any of the following devices can be used for the device: air pulse dispenser, plunger dispenser and piezo dispenser.
Распылительное сопло в способе распыления относится, главным образом, к распылительному соплу непрерывного типа или к распылительному соплу с распылением по потребности, но может использоваться любой тип способа распыления. Дополнительно, распылительное сопло с распылением по потребности относится распылительному соплу пьезотипа, распылительному соплу теплового типа и к распылительному соплу клапанного типа, но может применяться любой из типов распылительного сопла.The spray nozzle in the spray method mainly refers to a continuous type spray nozzle or an on-demand spray nozzle, but any type of spray method can be used. In addition, the on-demand spray nozzle refers to a piezo type spray nozzle, a thermal type spray nozzle, and a valve type spray nozzle, but any type of spray nozzle can be used.
Суспензия, закапанная в застывающий раствор капельницей, бюреткой, пипеткой, шприцом, диспенсером, распылительным соплом и т.п. загустевает, удерживаясь в гелеобразующем растворе. При застывании суспензии формируется гранулированная частица, содержащая порошковые сырьевые материалы и используемая для материала холодильной камеры. Время, в течение которого суспензия удерживатся в гелеобразующем растворе, составляет, например, от 10 минут или более до 48 часов или менее. Если время гелеобразования короткое, то застывание будет недостаточным, что в результате приводит к низкой прочности гранулированной частицы.The suspension dropped into the solidifying solution by a dropper, burette, pipette, syringe, dispenser, spray nozzle, etc. thickens while being held in the gelling solution. When the suspension solidifies, a granular particle containing powder raw materials is formed and used for the material of the refrigeration chamber. The time during which the suspension is held in the gelling solution is, for example, 10 minutes or more to 48 hours or less. If the gelling time is short, the solidification will be insufficient, resulting in low strength of the granular particle.
Водным раствором альгиновой кислоты, используемым в способе гелеобразования с использованием альгиновой кислоты, является, например, водный раствор альгината натрия, водный раствор альгината аммония или водный раствор альгината калия. При использовании водного раствора альгината натрия или водного раствора альгината калия, содержащего элемент группы 1, натрий (Na) или калий (K) может содержаться в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры. При использовании смешанного раствора водного раствора альгината натрия и водного раствора альгината калия в жидком растворе, натрий (Na) и калий (K) могут одновременно содержаться в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры.The aqueous solution of alginic acid used in the gelation method using alginic acid is, for example, an aqueous solution of sodium alginate, an aqueous solution of ammonium alginate, or an aqueous solution of potassium alginate. When using an aqueous solution of sodium alginate or an aqueous solution of potassium alginate containing a group 1 element, sodium (Na) or potassium (K) may be contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle. When using a mixed solution of an aqueous solution of sodium alginate and an aqueous solution of potassium alginate in a liquid solution, sodium (Na) and potassium (K) may be simultaneously contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle.
В водном растворе альгината альгинат имеет концентрацию, например, от 0,1 мас. % или более до 5 мас. % или менее. Когда концентрация водного раствора альгината ниже, чем 0,1 мас. %, гель с достаточной прочностью не может сформироваться и гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, не может быть получена.In the aqueous solution of alginate, the alginate has a concentration of, for example, 0.1 mass % or more to 5 mass % or less. When the concentration of the aqueous solution of alginate is lower than 0.1 mass %, a gel with sufficient strength cannot be formed, and a granular particle used for a refrigerating chamber material particle cannot be obtained.
В качестве гелеобразующего раствора могут использоваться, например, водный раствор молочнокислого кальция, водный раствор хлористого кальция, водный раствор хлорида марганца (II), водный раствор сульфата магния, водный раствор сульфата бериллия, водный раствор нитрата стронция, водный раствор хлористого бария, водный раствор гидроокиси бария, водный раствор хлорида алюминия, водный раствор нитрата алюминия, водный раствор лактата алюминия, водный раствор хлорида железа (II), водный раствор хлорида железа (III), водный раствор хлорида меди (II), водный раствор хлорида никеля (II) или водный раствор хлорида кобальта (II).As a gelling solution, there can be used, for example, an aqueous solution of calcium lactate, an aqueous solution of calcium chloride, an aqueous solution of manganese (II) chloride, an aqueous solution of magnesium sulfate, an aqueous solution of beryllium sulfate, an aqueous solution of strontium nitrate, an aqueous solution of barium chloride, an aqueous solution of barium hydroxide, an aqueous solution of aluminum chloride, an aqueous solution of aluminum nitrate, an aqueous solution of aluminum lactate, an aqueous solution of iron (II) chloride, an aqueous solution of iron (III) chloride, an aqueous solution of copper (II) chloride, an aqueous solution of nickel (II) chloride, or an aqueous solution of cobalt (II) chloride.
При использовании водного раствора молочнокислого кальция, водного раствора хлористого кальция, водного раствора хлорида марганца (II), водного раствора сульфата магния, водного раствора сульфата бериллия, водного раствора нитрата стронция, водного раствора хлористого бария, водного раствора гидроокиси бария, водного раствора хлорида алюминия, водного раствора нитрата алюминия, водного раствора лактата алюминия, водного раствора хлорида железа (II), водного раствора хлорида железа (III), водного раствора хлорида меди (II), водного раствора хлорида никеля (II) или водного раствора хлорида кобальта (II) в качестве гелеобразующего раствора, кальций (Са), марганец (Mn), магний (Mg), бериллий (Be), стронций (Sr), барий (Ba), алюминий (Al), железо (Fe), медь (Cu), никель (Ni) или кобальт (Ко) могут содержаться в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры.When using an aqueous solution of calcium lactate, an aqueous solution of calcium chloride, an aqueous solution of manganese (II) chloride, an aqueous solution of magnesium sulfate, an aqueous solution of beryllium sulfate, an aqueous solution of strontium nitrate, an aqueous solution of barium chloride, an aqueous solution of barium hydroxide, an aqueous solution of aluminum chloride, an aqueous solution of aluminum nitrate, an aqueous solution of aluminum lactate, an aqueous solution of iron (II) chloride, an aqueous solution of iron (III) chloride, an aqueous solution of copper (II) chloride, an aqueous solution of nickel (II) chloride or an aqueous solution of cobalt (II) chloride as the gelling solution, calcium (Ca), manganese (Mn), magnesium (Mg), beryllium (Be), strontium (Sr), barium (Ba), aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni) or cobalt (Co) may be contained in granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle.
Кроме того, при использовании водного раствора хлорида алюминия, водного раствора нитрата алюминия, водного раствора лактата алюминия, водного раствора хлорида железа (II), водного раствора хлорида железа (III), водного раствора хлорида меди (II), водного раствора хлорида никеля (II) или водного раствора хлорида кобальта (II) в качестве раствора для гелеобразования, алюминий (Al), железо (Fe), медь (Cu), никель (Ni) или кобальт (Со) могут содержаться в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры.In addition, when using an aqueous solution of aluminum chloride, an aqueous solution of aluminum nitrate, an aqueous solution of aluminum lactate, an aqueous solution of iron (II) chloride, an aqueous solution of iron (III) chloride, an aqueous solution of copper (II) chloride, an aqueous solution of nickel (II) chloride or an aqueous solution of cobalt (II) chloride as the gelling solution, aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni) or cobalt (Co) may be contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle.
Поскольку гелеобразование вызывается реакцией сшивания ионами поливалентных металлов, содержащимися в гелеобразующем растворе, в случае, когда для получения суспензии используют водный раствор, содержащий элемент группы 1, а для гелеобразующего раствора используют водный раствор, содержащий элемент, который образует ионы поливалентных металлов в водном растворе, количество элемента группы 1, содержащегося в частице, и количество элемента, который образует ионы поливалентных металлов в водном растворе, можно регулировать путем регулирования времени, которое частица, гранулированная путем капельного введения суспензии в гелеобразующий раствор, выдерживается в гелеобразующем растворе.Since the gelation is caused by the crosslinking reaction of the polyvalent metal ions contained in the gelling solution, in the case where an aqueous solution containing a group 1 element is used to obtain the suspension, and an aqueous solution containing an element that forms polyvalent metal ions in an aqueous solution is used for the gelling solution, the amount of the group 1 element contained in the particle and the amount of the element that forms polyvalent metal ions in the aqueous solution can be adjusted by adjusting the time that the particle, granulated by dropwise introduction of the suspension into the gelling solution, is kept in the gelling solution.
Элементом, который формирует поливалентные ионы в водном растворе, является, например, кальций (Са), марганец (Mn), магний (Mg), бериллий (Be), стронций (Sr), барий (Ba), алюминий (Al), железо (Fe), медь (Cu), никель (Ni) или кобальт (Ко).An element that forms polyvalent ions in an aqueous solution is, for example, calcium (Ca), manganese (Mn), magnesium (Mg), beryllium (Be), strontium (Sr), barium (Ba), aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni) or cobalt (Co).
При использовании в качестве гелеобразующего раствора смеси по меньшей мере из двух видов водных растворов, содержащих различные металлические элементы, выбранные из группы, состоящей из водного раствора молочнокислого кальция, водного раствора хлористого кальция, водного раствора хлорида марганца (II), водного раствора сульфата магния, водного раствора сульфата бериллия, водного раствора нитрата стронция, водного раствора хлористого бария, водного раствора гидроокиси бария, водного раствора хлорида алюминия, водного раствора нитрата алюминия, водного раствора лактата алюминия, водного раствора хлорида железа (II), водного раствора хлорида железа (III), водного раствора хлорида меди (II), водного раствора хлорида никеля (II) и водного раствора хлорида кобальта (II), два или более видов элементов, формирующих поливалентные ионы в водных растворах, могут содержаться в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры.When using as a gelling solution a mixture of at least two kinds of aqueous solutions containing different metal elements selected from the group consisting of an aqueous solution of calcium lactate, an aqueous solution of calcium chloride, an aqueous solution of manganese (II) chloride, an aqueous solution of magnesium sulfate, an aqueous solution of beryllium sulfate, an aqueous solution of strontium nitrate, an aqueous solution of barium chloride, an aqueous solution of barium hydroxide, an aqueous solution of aluminum chloride, an aqueous solution of aluminum nitrate, an aqueous solution of aluminum lactate, an aqueous solution of iron (II) chloride, an aqueous solution of iron (III) chloride, an aqueous solution of copper (II) chloride, an aqueous solution of nickel (II) chloride and an aqueous solution of cobalt (II) chloride, two or more kinds of elements that form polyvalent ions in aqueous solutions can be contained in the granular particle 101 used for the particle of the material of the refrigeration chamber.
Далее будут описаны функция и результат действия гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления.Next, the function and effect of the granular particle used for the material particle of the refrigerating chamber according to the first embodiment will be described.
Частицу материала холодильной камеры создают, подвергая гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, термической обработке для обезжиривания и термической обработке для спекания. Например, в случае, когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит окисные порошковые сырьевые материалы, гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, может подвергаться термической обработке для сульфурирования после термической обработки для обезжиривания и перед термической обработкой для спекания.The refrigeration chamber material particle is produced by subjecting the granular particle used for the refrigeration chamber material particle to a degreasing heat treatment and a sintering heat treatment. For example, in the case where the granular particle used for the refrigeration chamber material particle contains oxide powder raw materials, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle may be subjected to a sulfurization heat treatment after the degreasing heat treatment and before the sintering heat treatment.
При обезжиривании гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, может быть удалено некоторое количество органического компонента, содержащегося в связующем веществе или в дисперсной среде. Например, в случае, когда порошковый сырьевой материал является оксидом, если обезжиривание недостаточно, оксид достаточно не сульфурируется и в результате не может быть получено необходимое количество оксисульфида.When degreasing the granular particle used for the refrigeration chamber material particle, some amount of the organic component contained in the binder or dispersion medium may be removed. For example, in the case where the powder raw material is an oxide, if the degreasing is insufficient, the oxide is not sufficiently sulfurized, and as a result, the required amount of oxysulfide cannot be obtained.
Дополнительно, если гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, недостаточно обезжирена и органический компонент остается в большом количестве, реакция спекания также ингибируется. Когда реакция спекания ингибируется, плотность частиц материала холодильной камеры, после спекания уменьшается. Когда плотность частиц материала холодильной камеры, уменьшается, прочность частиц материала, используемых для частиц материала холодильной камеры, снижается и существует риск, что частица материала холодильной камеры будет разрушаться при использовании в холодильнике. Кроме того, когда реакция спекания подавляется, удельная теплоемкость частиц материала холодильной камеры после спекания уменьшается. Когда удельная теплоемкость частиц материала холодильной камеры уменьшается, рабочие характеристики холодильника ухудшаются.In addition, if the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is not sufficiently degreased and the organic component remains in large quantities, the sintering reaction is also inhibited. When the sintering reaction is inhibited, the density of the refrigeration chamber material particles after sintering decreases. When the density of the refrigeration chamber material particles decreases, the strength of the material particles used for the refrigeration chamber material particles decreases, and there is a risk that the refrigeration chamber material particle will be destroyed when used in a refrigerator. In addition, when the sintering reaction is suppressed, the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particles after sintering decreases. When the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particles decreases, the performance of the refrigerator deteriorates.
С другой стороны, если гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, обезжиривается слишком сильно, органический компонент, необходимый для обеспечения прочности, будет исчезать. Поэтому прочность гранулированных частиц после обезжиривания может уменьшаться, и гранулированная частица может растрескиваться или раскалываться.On the other hand, if the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is degreased too much, the organic component required to ensure strength will disappear. Therefore, the strength of the granular particle after degreasing may decrease, and the granular particle may crack or split.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая первому варианту осуществления, имеет относительная плотность от 10 % или более до 50 % или менее.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment has a relative density of 10% or more to 50% or less.
Устанавливая относительную плотность гранулированных частиц 101, используемых для частиц материала холодильной камеры, равной 50 % или менее, легко удалить органический компонент, содержащийся в связующем веществе или в дисперсной среде, во время термической обработки для обезжиривания. В результате, например, температура термической обработки для обезжиривания может быть понижена или время термической обработки для обезжиривания может быть уменьшено. Кроме того, например, температура термической обработки для сульфурирования может быть снижена или время термической обработки для сульфурирования может быть уменьшено. Кроме того, например, температура термической обработки для спекания может быть снижена или время термической обработки для спекания может быть уменьшено. Следовательно, для гранулированных частиц 101, используемых для частиц материала холодильной камеры, соответствующих первому варианту осуществления, могут быть уменьшены температуры термической обработки и время термической обработки, снижая, таким образом, производственные затраты на частицу материала холодильной камеры.By setting the relative density of the granular particles 101 used for the refrigeration chamber material particles to 50% or less, it is easy to remove the organic component contained in the binder or in the dispersion medium during the heat treatment for degreasing. As a result, for example, the temperature of the heat treatment for degreasing can be lowered or the time of the heat treatment for degreasing can be reduced. Further, for example, the temperature of the heat treatment for sulfurization can be lowered or the time of the heat treatment for sulfurization can be reduced. Further, for example, the temperature of the heat treatment for sintering can be lowered or the time of the heat treatment for sintering can be reduced. Therefore, for the granular particles 101 used for the refrigeration chamber material particles according to the first embodiment, the heat treatment temperatures and the heat treatment time can be reduced, thereby reducing the manufacturing cost of the refrigeration chamber material particle.
С точки зрения снижения температуры термической обработки для обезжиривания, сульфурирования или спекания или с точки зрения уменьшения времени термической обработки для обезжиривания, сульфурирования или спекания, относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, предпочтительно равна 45 % или менее и, более предпочтительно, 40 % или менее.From the viewpoint of reducing the heat treatment temperature for degreasing, sulfurizing or sintering or from the viewpoint of reducing the heat treatment time for degreasing, sulfurizing or sintering, the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is preferably 45% or less, and more preferably 40% or less.
Когда относительная плотность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, составляет, например, меньше 10 %, доля пустот в частице материала холодильной камеры, увеличивается и прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, уменьшается. Когда прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, уменьшается, гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, трудно обрабатывать.When the relative density of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is, for example, less than 10%, the void ratio in the refrigeration chamber material particle increases and the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle decreases. When the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle decreases, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is difficult to process.
Когда относительная плотность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, составляет меньше 10 %, органический компонент может чрезмерно удаляться во время термической обработки для обезжиривания. Когда органический компонент чрезмерно удален, прочность и удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры снижаются.When the relative density of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is less than 10%, the organic component may be excessively removed during the heat treatment for degreasing. When the organic component is excessively removed, the strength and specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle decrease.
Когда относительная плотность гранулированных частиц, используемых для частиц материала холодильной камеры, составляет, например, меньше 10 %, относительная плотность частиц, используемых для материала холодильной камеры, уменьшается и удельная теплоемкость частиц материала холодильной камеры уменьшается. Считается, что это происходит потому, что количество контактных точек между порошковыми сырьевыми материалами уменьшается и спекаемость частиц материала холодильной камеры снижается.When the relative density of the granular particles used for the refrigeration chamber material particles is, for example, less than 10%, the relative density of the particles used for the refrigeration chamber material decreases and the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particles decreases. It is believed that this is because the number of contact points between the powder raw materials decreases and the sinterability of the refrigeration chamber material particles decreases.
Устанавливая относительную плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления, равной 10 % или более, прочность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, сохраняется и обработка гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, облегчается.By setting the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment to 10% or more, the strength of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is maintained and the processing of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is facilitated.
Кроме того, устанавливая относительную плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, равной 10% или более, избыточное удаление органического компонента во время термической обработки для обезжиривания снижается. В результате, снижение прочности и уменьшение удельной теплоемкости полученных частиц материала холодильной камеры снижаются.In addition, by setting the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle to 10% or more, the excessive removal of the organic component during the heat treatment for degreasing is reduced. As a result, the decrease in strength and the decrease in specific heat capacity of the obtained refrigeration chamber material particles are reduced.
Кроме того, устанавливая относительную плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, равной 10 % или более, спекаемость получаемой частицы материала холодильной камеры повышается и удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры повышается.In addition, by setting the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle to 10% or more, the sinterability of the obtained refrigeration chamber material particle is increased and the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle is increased.
С точки зрения поддержания прочности гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, предпочтительно равна 15 % или более и, более предпочтительно, 20 % или более. Кроме того, с точки зрения снижения чрезмерного удаления органического компонента во время термической обработки для обезжиривания, относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, равна, предпочтительно, 15 % или более и, более предпочтительно, 20 % или более. С частицы зрения повышения спекаемости полученной частицы материала холодильной камеры, относительная плотность гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, равна, предпочтительно, 15 % или более и, более предпочтительно, 20 % или более.From the viewpoint of maintaining the strength of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle, the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is preferably 15% or more, and more preferably 20% or more. Further, from the viewpoint of reducing excessive removal of the organic component during the heat treatment for degreasing, the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is preferably 15% or more, and more preferably 20% or more. From the viewpoint of improving the sinterability of the obtained refrigeration chamber material particle, the relative density of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is preferably 15% or more, and more preferably 20% or more.
Гранулированная частица 101, используемая для частиц материала холодильной камеры, соответствующие первому варианту осуществления, содержат углерод с концентрацией от 0,001 мас. % или более до 50 мас. % или менее.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particles according to the first embodiment contains carbon in a concentration of 0.001 mass % or more to 50 mass % or less.
Когда концентрация углерода в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, высокая, прочность гранулированной частиц, используемых для частиц материала холодильной камеры, повышается. Например, когда концентрация углерода в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, меньше 0,001 мас. %, прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, снижается и гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, трудно обрабатывать.When the carbon concentration in the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is high, the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle increases. For example, when the carbon concentration in the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is less than 0.001 mass%, the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle decreases, and the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is difficult to process.
С другой стороны, когда концентрация углерода гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, высокая, удельная теплопроводность частицы материала холодильной камеры, полученной из гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, снижается. Это происходит потому, что углерод в чрезмерном количестве остается на границе кристаллических зерен полученной частицы материала холодильной камеры.On the other hand, when the carbon concentration of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is high, the specific thermal conductivity of the refrigeration chamber material particle obtained from the granular particle used for the refrigeration chamber material particle decreases. This is because carbon in an excessive amount remains at the boundary of the crystal grains of the obtained refrigeration chamber material particle.
При концентрации углерода гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления, равной 0,001 мас. % или более, прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, повышается. С точки зрения повышения прочности гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, концентрация углерода в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, предпочтительно равна 0,01 мас. % или более и, более предпочтительно, 0,1 мас. % или более.When the carbon concentration of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment is 0.001 mass % or more, the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is improved. From the viewpoint of improving the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle, the carbon concentration of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is preferably 0.01 mass % or more, and more preferably 0.1 mass % or more.
При концентрацию углерода гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления, равной 50 мас. % или менее, удельная теплопроводность полученной частицы материала холодильной камеры повышается. С точки зрения повышения удельной теплопроводности полученной частицы материала холодильной камеры, концентрация углерода в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, предпочтительно равна 10 мас. % или менее и, более предпочтительно, 5 мас. % или менее.When the carbon concentration of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment is 50 mass % or less, the thermal conductivity of the obtained refrigeration chamber material particle increases. From the viewpoint of increasing the thermal conductivity of the obtained refrigeration chamber material particle, the carbon concentration of the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is preferably 10 mass % or less, and more preferably 5 mass % or less.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая первому варианту осуществления, предпочтительно содержит элемент группы 1, имеющий концентрацию от 0,001 ат. % или более до 60 ат. % или менее. Поскольку гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит элемент группы 1 в указанном выше диапазоне концентраций, спекаемость полученной частицы материала холодильной камеры может быть повышена. В результате, например, прочность и удельная теплоемкость полученной частицы материала холодильной камеры повышаются.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment preferably contains a group 1 element having a concentration of 0.001 at% or more to 60 at% or less. Since the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains the group 1 element in the above-mentioned concentration range, the sinterability of the obtained refrigeration chamber material particle can be improved. As a result, for example, the strength and specific heat capacity of the obtained refrigeration chamber material particle are increased.
С точки зрения повышения спекаемости полученной частицы материала холодильной камеры, концентрация элемента группы 1, содержащегося в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, более предпочтительно равна от 0,01 ат. % или более до 30 ат. % или менее, и еще более предпочтительно, от 0,1 ат. % или более до 10 ат. % или менее.From the viewpoint of improving the sinterability of the obtained refrigeration chamber material particle, the concentration of the element of Group 1 contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is more preferably from 0.01 at% or more to 30 at% or less, and still more preferably from 0.1 at% or more to 10 at% or less.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая первому варианту осуществления, предпочтительно содержит элемент группы 2, имеющий концентрацию от 0,001 ат. % или более до 60 ат. % или менее. Поскольку гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит элемент группы 2 в диапазоне приведенных выше концентраций, спекаемость полученной гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, может быть улучшена. В результате, например, прочность и удельная теплоемкость полученной частицы материала холодильной камеры повышаются.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment preferably contains a group 2 element having a concentration of 0.001 at% or more to 60 at% or less. Since the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains a group 2 element in the above concentration range, the sinterability of the obtained granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle can be improved. As a result, for example, the strength and specific heat capacity of the obtained refrigeration chamber material particle are increased.
С точки зрения повышения спекаемости полученной частицы материала холодильной камеры, концентрация элемента группы 2, содержащегося в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, более предпочтительно равна от 0,01 ат. % или более до 30 ат. % или менее и, еще более предпочтительно, равна от 0,1 ат. % или более до 10 ат. % или менее.From the viewpoint of improving the sinterability of the obtained refrigeration chamber material particle, the concentration of the Group 2 element contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is more preferably 0.01 at% or more to 30 at% or less, and still more preferably 0.1 at% or more to 10 at% or less.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая первому варианту осуществления, предпочтительно содержит элемент присадки, имеющий концентрацию от 0,001 ат. % или более до 60 ат. % или менее, причем элемент присадки является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, содержащей марганец (Mn), алюминий (Al), железо (Fe), медь (Cu), никель (Ni), кобальт (Co), цирконий (Zr), иттрий (Y) и бор (B). Поскольку гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит элемент присадки в приведенном выше диапазоне концентраций, спекаемость полученной частицы материала холодильной камеры может быть улучшена. В результате, например, прочность и удельная теплоемкость полученной частицы материала холодильной камеры повышаются.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment preferably contains an additive element having a concentration of 0.001 at% or more to 60 at% or less, wherein the additive element is at least one element selected from the group consisting of manganese (Mn), aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), yttrium (Y) and boron (B). Since the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains the additive element in the above concentration range, the sinterability of the obtained refrigeration chamber material particle can be improved. As a result, for example, the strength and specific heat capacity of the obtained refrigeration chamber material particle are increased.
С точки зрения улучшения спекаемости произведенных частиц материала холодильной камеры, концентрация элемента присадки, содержащегося в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, более предпочтительно равна от 0,01 ат. % или более до 30 ат. % или менее и еще более предпочтительно от 0,1 ат. % или более до 10 ат. % или менее.From the viewpoint of improving the sinterability of the produced refrigeration chamber material particles, the concentration of the additive element contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is more preferably from 0.01 at% or more to 30 at% or less, and still more preferably from 0.1 at% or more to 10 at% or less.
Гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, соответствующая первому варианту осуществления, предпочтительно содержат оксид алюминия (глинозем), окись магния, оксид иттрия, оксид циркония или оксид бора. Оксид выполняет функцию присадки для спекания. Поскольку гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит вышеописанный оксид, спекаемость полученной частицы материала холодильной камеры может быть улучшена.The granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment preferably contains aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, or boron oxide. The oxide functions as a sintering additive. Since the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains the above-described oxide, the sinterability of the obtained refrigeration chamber material particle can be improved.
Как описано выше, в соответствии с первым вариантом осуществления возможно обеспечить гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, пригодную для снижения затрат на производство частицы материала холодильной камеры.As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide a granular particle used for a refrigeration chamber material particle suitable for reducing the production cost of the refrigeration chamber material particle.
Второй вариант осуществленияSecond embodiment
Частицу материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, получают, спекая гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, соответствующую первому варианту осуществления.A refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is obtained by sintering a granular particle used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет диаметр частицы, например, от 50 мкм или более до 5 мм или менее. Частица материала холодильной камеры имеет аспектное отношение размеров, равное, например, от 1 или более до 5 или менее. Отношение размеров частицы материала холодильной камеры является отношением большой оси к малой оси частицы материала холодильной камеры. Форма частицы материала холодильной камеры является, например, сферической. Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет относительная плотность, например, 90 % или более. Относительная плотность частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, предпочтительно равна 93 % или более. Относительная плотность частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, предпочтительно составляет 95 % или более.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a particle diameter of, for example, 50 μm or more to 5 mm or less. The refrigeration chamber material particle has an aspect ratio of, for example, 1 or more to 5 or less. The aspect ratio of the refrigeration chamber material particle is the ratio of the major axis to the minor axis of the refrigeration chamber material particle. The shape of the refrigeration chamber material particle is, for example, spherical. The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a relative density of, for example, 90% or more. The relative density of the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is preferably 93% or more. The relative density of the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is preferably 95% or more.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, является частицей материала холодильной камеры, полученной из гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления. Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, содержит редкоземельный оксисульфид или редкоземельный оксид. Редкоземельный оксисульфид, содержащийся в частице материала холодильной камеры, содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящий из иттрия (Y), лантана (La), церия (Ce), празеодимия (Pr), неодима (Nd), самария (Sm), европия (Eu), гадолиния (Gd), тербия (Tb), диспрозия (Dy), гольмия (Ho), эрбия (Er), тулия (Tm), иттербия (Yb) и лютеция (Lu). Кроме того, редкоземельный оксид, содержащийся в частице материала холодильной камеры, содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из иттрия (Y), лантана (La), церия (Ce), празеодимия (Pr), неодима (Nd), самария (Sm), европия (Eu), тулия (Tm), иттербия (Yb) и лютеция (Lu). A refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is a refrigeration chamber material particle obtained from the granular particle used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment. The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment contains a rare earth oxysulfide or a rare earth oxide. The rare earth oxysulfide contained in the refrigeration chamber material particle contains at least one rare earth element selected from the group consisting of yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and lutetium (Lu). In addition, the rare earth oxide contained in the particle of the refrigeration chamber material contains at least one rare earth element selected from the group consisting of yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and lutetium (Lu).
Максимальное значение объемной удельной теплоемкости частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, в диапазоне температур от 2 K или более до 10 K или менее, составляет, например, 0,5 Дж/(см3 ⋅ K) или более.The maximum value of the volumetric specific heat capacity of a particle of the material of the refrigeration chamber according to the second embodiment, in a temperature range of 2 K or more to 10 K or less, is, for example, 0.5 J/(cm 3 ⋅ K) or more.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, содержит, например, редкоземельный оксисульфид, представленный общей формулой R2±0,1O2S1±0,1 (где R обозначает по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы, состоящей из Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu).The particle of the refrigeration chamber material according to the second embodiment contains, for example, a rare earth oxysulfide represented by the general formula R 2±0.1 O 2 S 1±0.1 (where R denotes at least one rare earth element selected from the group consisting of Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu).
В редкоземельном оксисульфиде, представленном приведенной выше общей формулой, максимальное значение объемной удельной теплоемкости и температура, соответствующая максимальному значению объемной удельной теплоемкости, изменяются в зависимости от выбранного редкоземельный элемента. Поэтому, характеристика удельной теплоемкости редкоземельного оксисульфида может регулироваться путем соответствующего регулирования доли редкоземельного элемента. Редкоземельный элемент является, например, по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из Gd, Tb, Dy, Но и Er. Редкоземельный элемент может содержать, например, два или более видов редкоземельных элементов.In the rare earth oxysulfide represented by the above general formula, the maximum value of the volumetric specific heat capacity and the temperature corresponding to the maximum value of the volumetric specific heat capacity vary depending on the selected rare earth element. Therefore, the specific heat capacity characteristic of the rare earth oxysulfide can be adjusted by appropriately adjusting the proportion of the rare earth element. The rare earth element is, for example, at least one element selected from the group consisting of Gd, Tb, Dy, Ho and Er. The rare earth element may contain, for example, two or more kinds of rare earth elements.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, содержит, например, редкоземельный оксид, представленный общей формулой R1±0,1M1±0,1O3±0,1 (где R обозначает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu, а М обозначает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Al, Cr, Mn и Fe.).The particle of the refrigeration chamber material according to the second embodiment contains, for example, a rare earth oxide represented by the general formula R 1±0.1 M 1±0.1 O 3±0.1 (where R denotes at least one element selected from the group consisting of Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu, and M denotes at least one element selected from the group consisting of Al, Cr, Mn and Fe.).
В редкоземельном оксиде, представленном приведенной выше общей формулой, максимальное значение объемной удельной теплоемкости и температуры, соответствующей максимальному значению объемной удельной теплоемкости, изменяются в зависимости от выбранного редкоземельного элемента. Поэтому характеристика удельной теплоемкости редкоземельного оксида может регулироваться посредством соответствующего регулирования доли редкоземельного элемента. Редкоземельный элемент является, например, по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из Gd, Tb, Dy, Ho и Er. Редкоземельный элемент может содержать, например, два или более видов редкоземельных элементов.In the rare earth oxide represented by the above general formula, the maximum value of the volumetric specific heat capacity and the temperature corresponding to the maximum value of the volumetric specific heat capacity vary depending on the selected rare earth element. Therefore, the specific heat capacity characteristic of the rare earth oxide can be adjusted by appropriately adjusting the proportion of the rare earth element. The rare earth element is, for example, at least one element selected from the group consisting of Gd, Tb, Dy, Ho and Er. The rare earth element may contain, for example, two or more kinds of rare earth elements.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, содержит, например, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из алюминия (Al), магния (Mg), железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni), кобальта (Co), циркония (Zr) и иттрия (Y). Элемент является, например, элементом, полученным из присадки для спекания, содержащейся в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment contains, for example, at least one element selected from the group consisting of aluminum (Al), magnesium (Mg), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), and yttrium (Y). The element is, for example, an element obtained from a sintering additive contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, содержит, например, бор (B). Бор (B) получают, например, из присадки для спекания, содержащейся в гранулированной частице 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment contains, for example, boron (B). Boron (B) is obtained, for example, from a sintering additive contained in the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment.
Частица материала холодильной камеры, согласно второму варианту осуществления содержит вещество, полученное из присадки для спекания в виде оксида, гранулированной частицы 101 для частицы материала для холодильной камеры согласно первому варианту осуществления. Оксидом является, например, оксид алюминия (глинозем), окись магния, оксид иттрия, оксид циркония или оксид бора.The particle of the material of the refrigeration chamber according to the second embodiment contains a substance obtained from the sintering additive in the form of an oxide, the granular particle 101 for the particle of the material for the refrigeration chamber according to the first embodiment. The oxide is, for example, aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide or boron oxide.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, содержит, например, от 0,01 ат. % или более до 20 ат. % или менее по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из алюминия (Al), магния (Mg), железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni), кобальта (Co), циркония (Zr), иттрия (Y) и бора (B).The particle of the refrigeration chamber material according to the second embodiment contains, for example, from 0.01 at.% or more to 20 at.% or less of at least one element selected from the group consisting of aluminum (Al), magnesium (Mg), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), yttrium (Y) and boron (B).
Элемент, являющийся присадкой для спекания, не демонстрирует удельной теплоемкости. Поэтому, когда количество прибавленного элемента превышает 20 ат. % в частице материала холодильной камеры, объемная удельная теплоемкость по мере того, как его количество в частице материала холодильной камеры уменьшается, приводит в результате к уменьшению рабочих характеристиках холодильной камеры устройства холодильной камеры и к уменьшению охлаждающей способности холодильной камеры.The element which is a sintering additive does not exhibit specific heat capacity. Therefore, when the amount of the added element exceeds 20 at.% in the refrigerating chamber material particle, the volumetric specific heat capacity as its amount in the refrigerating chamber material particle decreases, resulting in a decrease in the performance of the refrigerating chamber of the refrigerating chamber device and a decrease in the cooling capacity of the refrigerating chamber.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет объемную удельная теплоемкость, например, 0,5 Дж/(см3 ⋅K) или более в диапазоне температур от 2,5 K или более до 10 K или менее. Кроме того, частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет объемную удельную теплоемкость, равную, например, 0,55 Дж/(см3 ⋅K) или более в диапазоне температур от 2 K или более до 8 K или менее. Кроме того, частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет объемную удельную теплоемкость, например, 0,6 Дж/(см3 ⋅K) или более в диапазоне температур от 4 K или более до 7 K или менее.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a volumetric specific heat capacity of, for example, 0.5 J/(cm 3 ⋅ K) or more in a temperature range of 2.5 K or more to 10 K or less. In addition, the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a volumetric specific heat capacity of, for example, 0.55 J/(cm 3 ⋅ K) or more in a temperature range of 2 K or more to 8 K or less. In addition, the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a volumetric specific heat capacity of, for example, 0.6 J/(cm 3 ⋅ K) or more in a temperature range of 4 K or more to 7 K or less.
Максимальное значение объемной удельной теплоемкости частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, в диапазоне температур от 2 K или более до 10 K или менее составляет, например, 0,5 Дж/(см3 ⋅K) или более. В результате, частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, обладает высокой объемной удельной теплоемкостью. Поскольку частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет высокую объемную удельную теплоемкость, холодильная камера, заполненная частицами материала холодильной камеры, соответствующими второму варианту осуществления, обладает высокими рабочими характеристиками и холодильник, использующий частицы материала холодильной камеры, соответствующие второму варианту осуществления, показывает высокую охлаждающую способность.The maximum value of the volumetric specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment in the temperature range of 2 K or more to 10 K or less is, for example, 0.5 J/(cm 3 ⋅ K) or more. As a result, the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a high volumetric specific heat capacity. Since the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a high volumetric specific heat capacity, the refrigeration chamber filled with the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has high performance, and the refrigerator using the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment exhibits high cooling performance.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет диаметр частиц, например, от 50 мкм или более до 5 мм или менее. Размер частицы материала холодильной камеры составляет предпочтительно 1 мм или менее и, более предпочтительно, 500 мкм или менее. Когда размер частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, больше, чем вышеуказанное значение нижнего предела, плотность упаковки частиц материала холодильной камеры в холодильной камере низкая, что в результате приводит к снижению потери давления рабочей среды, такой как гелий, и улучшению рабочих характеристик охлаждения холодильника. С другой стороны, когда размер частиц, используемых для частицы материала холодильной камеры, меньше, чем вышеуказанное значение верхнего предела, расстояние от поверхности частицы материала холодильной камеры до центрального участка частицы является малым, что облегчает выполнение передачи тепла между рабочей средой и частицей материала холодильной камеры и центральным участком материала холодильной камеры, приводя в результате к улучшению охлаждающей способности холодильника.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a particle diameter of, for example, 50 μm or more to 5 mm or less. The particle size of the refrigeration chamber material particle is preferably 1 mm or less, and more preferably 500 μm or less. When the particle size used for the refrigeration chamber material particle is larger than the above-mentioned lower limit value, the packing density of the refrigeration chamber material particles in the refrigeration chamber is low, which results in a reduction in the pressure loss of the working medium such as helium and an improvement in the cooling performance of the refrigerator. On the other hand, when the particle size used for the refrigeration chamber material particle is smaller than the above-mentioned upper limit value, the distance from the surface of the refrigeration chamber material particle to the central portion of the particle is small, which facilitates the execution of heat transfer between the working medium and the refrigeration chamber material particle and the central portion of the refrigeration chamber material, resulting in an improvement in the cooling performance of the refrigerator.
Диаметр частицы для гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, является диаметром эквивалентного круга. Диаметр эквивалентного круга является диаметром идеального круга, соответствующего площади фигуры, наблюдаемой на изображении, таком как изображение оптического микроскопа или изображение сканирующего электронного микроскопа (SEM). Диаметр частицы для гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, может быть получен, например, посредством анализа изображения оптического микроскопа или изображения SEM.The particle diameter of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is the diameter of the equivalent circle. The diameter of the equivalent circle is the diameter of the ideal circle corresponding to the area of the figure observed in an image such as an optical microscope image or a scanning electron microscope (SEM) image. The particle diameter of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle can be obtained, for example, by analyzing an optical microscope image or an SEM image.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, имеет относительную плотность, например, 90 % или более. Относительная плотность частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, предпочтительно равна 93 % или более. Относительная плотность частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, составляет, более предпочтительно, 95 % или более.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment has a relative density of, for example, 90% or more. The relative density of the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is preferably 93% or more. The relative density of the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is more preferably 95% or more.
Относительная плотность частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, может быть вычислена делением средней плотности после спекания, полученной для 50 частиц материала холодильной камеры, на истинную плотность составляющего материала. Средняя плотность после спекания этих 50 частиц определяется делением веса 50 частиц материала холодильной камеры на объем 50 частиц материала холодильной камеры. Объем этих 50 частиц может быть рассчитан путем суммирования объемов соответствующих частиц, полученных путем принятия диаметра эквивалентного круга каждой частицы в качестве диаметра самой частицы. The relative density of a particle of the refrigeration chamber material according to the second embodiment can be calculated by dividing the average density after sintering obtained for 50 particles of the refrigeration chamber material by the true density of the constituent material. The average density after sintering of these 50 particles is determined by dividing the weight of 50 particles of the refrigeration chamber material by the volume of 50 particles of the refrigeration chamber material. The volume of these 50 particles can be calculated by summing the volumes of the corresponding particles obtained by taking the diameter of the equivalent circle of each particle as the diameter of the particle itself.
Кристаллическая структура редкоземельного оксисульфида, содержащегося в частице материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, имеет, например, тип Ce2O2S, и ее пространственной группой является P-3m. Кристаллическая структура может быть подтверждена рентгеновским дифракционным измерением порошка, наблюдением электронного дифракционного изображения обратного рассеяния, используя сканирующий электронный микроскоп, просвечивающую электронную микроскопию и т.п.The crystal structure of the rare earth oxysulfide contained in the particle of the refrigeration chamber material according to the second embodiment is, for example, of the Ce2O2S type, and its space group is P-3m. The crystal structure can be confirmed by powder X-ray diffraction measurement, observation of a backscattered electron diffraction image using a scanning electron microscope, transmission electron microscopy , etc.
Кристаллическая структура редкоземельный оксида, содержащегося в частице материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, имеет, например, тип перовскита и его пространственной группой является, например, Pnma. Кроме того, пространственная группа является, например, группой Pm - 3m. Кристаллическая структура и пространственная группа могут быть подтверждены рентгеновским дифракционным измерением порошка, наблюдением электронного изображения дифракции обратного рассеяния, используя сканирующий электронный микроскоп, просвечивающую электронную микроскопию и т.п.The crystal structure of the rare earth oxide contained in the particle of the refrigeration chamber material according to the second embodiment is, for example, a perovskite type and its space group is, for example, Pnma. In addition, the space group is, for example, a Pm - 3m group. The crystal structure and the space group can be confirmed by X-ray powder diffraction measurement, observation of a backscatter diffraction electron image using a scanning electron microscope, transmission electron microscopy, and the like.
Частицу материала холодильной камеры, соответствующую второму варианту осуществления, получают, подвергая гранулированную частицу 101, используемую для частицы материала холодильной камеры, соответствующую первому варианту осуществления, термической обработке для обезжиривания и термической обработке для спекания. Например, в случае, когда гранулированная частица, используемая для материала холодильной камеры, содержат оксидные порошки сырьевого материала, гранулированная частица, используемая для материала холодильной камеры, может быть подвергнута термической обработке для сульфурирования после термической обработки для обезжиривания и перед термической обработкой для спекания.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is obtained by subjecting the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment to a heat treatment for degreasing and a heat treatment for sintering. For example, in the case where the granular particle used for the refrigeration chamber material contains oxide powders of raw materials, the granular particle used for the refrigeration chamber material may be subjected to a heat treatment for sulfurization after the heat treatment for degreasing and before the heat treatment for sintering.
Термическая обработка для обезжиривания выполняется, например, в воздушной атмосфере. Температура термической обработки для обезжиривания составляет, например, от 400°C или более до 700°C или менее. Время термической обработки для обезжиривания составляет, например, от 30 минут или более до 6 часов или менее.The heat treatment for degreasing is carried out, for example, in an air atmosphere. The temperature of the heat treatment for degreasing is, for example, 400°C or more to 700°C or less. The time of the heat treatment for degreasing is, for example, 30 minutes or more to 6 hours or less.
В случае, когда оксид используется в виде порошкового сырьевого материала 101a гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, чтобы получить частицу материала холодильной камеры, содержащую оксисульфид, гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, подвергается сульфурированию. В этом случае, термическая обработка выполняется в атмосфере сульфурирования. Атмосфера сульфурирования содержит, например, газ, содержащий атомы серы, имеющие отрицательный число окисления, такой как сульфид водорода (H2S), сульфид углерода (CS2) или метантиол (CH3SH). Температура термической обработки для сульфурирования равна, например, от 400°C или более до 600°C или менее. Время термической обработки для сульфурирования составляет, например, от 1 часа или более до 5 часов или менее.In the case where the oxide is used in the form of a powder raw material 101a of a granular particle 101 used for a refrigeration chamber material particle to obtain a refrigeration chamber material particle containing an oxysulfide, the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle is subjected to sulfurization. In this case, the heat treatment is performed in a sulfurization atmosphere. The sulfurization atmosphere contains, for example, a gas containing sulfur atoms having a negative oxidation number, such as hydrogen sulfide (H 2 S), carbon sulfide (CS 2 ), or methanethiol (CH 3 SH). The temperature of the heat treatment for sulfurization is, for example, 400°C or more to 600°C or less. The time of the heat treatment for sulfurization is, for example, 1 hour or more to 5 hours or less.
Термическая обработка для спекания обезжиренной гранулированной частицы или полученного оксисульфида выполняется, например, в атмосфере инертного газа. Температура термической обработки составляет, например, от 1100°C или более до 2000°C или менее. Температура термической обработки составляет, например, от 1200°C или более до 1800°C или менее. Время термической обработки составляет, например, от 1 часа или более до 48 часов или менее.The heat treatment for sintering the degreased granular particle or the obtained oxysulfide is carried out, for example, in an inert gas atmosphere. The heat treatment temperature is, for example, 1100°C or more to 2000°C or less. The heat treatment temperature is, for example, 1200°C or more to 1800°C or less. The heat treatment time is, for example, 1 hour or more to 48 hours or less.
Когда гранулированная частица 101, используемая для частицы материала холодильной камеры, содержит элемент группы 1, элемент группы 2 или элемент присадки, температура спекания может быть понижена за счет эффекта стимулирования спекания, сокращая, таким образом, время спекания. Элемент присадки является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из марганца (Mn), алюминия (Al), железа (Fe), меди (Cu), никеля (Ni), кобальта (Co), циркония (Zr), иттрия (Y) и бора (B).When the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle contains a group 1 element, a group 2 element, or an additive element, the sintering temperature can be lowered by the sintering promotion effect, thereby shortening the sintering time. The additive element is at least one element selected from the group consisting of manganese (Mn), aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), yttrium (Y), and boron (B).
Термическая обработка для спекания гранулированной частицы 101, используемой для частицы материала холодильной камеры, содержащей элемент группы 1, элемент группы 2 или элемент присадки, выполняется, например, в атмосфере инертного газа. Температура термической обработки для спекания составляет, например, от 1000°C или более до 2000°C или менее. Температура термической обработки для спекания составляет, например, от 1100°C или более до 1700°C или менее. Время термической обработки для спекания составляет, например, от 1 часа или более до 48 часов или менее.The heat treatment for sintering the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle containing the group 1 element, the group 2 element, or the additive element is performed, for example, in an inert gas atmosphere. The temperature of the heat treatment for sintering is, for example, 1000°C or more to 2000°C or less. The temperature of the heat treatment for sintering is, for example, 1100°C or more to 1700°C or less. The time of the heat treatment for sintering is, for example, 1 hour or more to 48 hours or less.
Частицу материала холодильной камеры, соответствующую второму варианту осуществления, получают, спекая гранулированную частицу 101, используемую для частицы материала холодильной камеры, соответствующую первому варианту осуществления. Поэтому, например, температуру термической обработки для обезжиривания можно понизить или время термической обработки для обезжиривания может быть сокращено. Кроме того, например, температуру термической обработки для сульфурирования можно понизить или время термической обработки для сульфурирования может быть сокращено. Кроме того, например, температуру термической обработки для спекания можно понизить или время термической обработки для спекания может быть сокращено. Следовательно, производственные затраты на частицу материала холодильной камеры, соответствующую второму варианту осуществления, снижаются.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is obtained by sintering the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment. Therefore, for example, the heat treatment temperature for degreasing can be lowered or the heat treatment time for degreasing can be shortened. In addition, for example, the heat treatment temperature for sulfurization can be lowered or the heat treatment time for sulfurization can be shortened. In addition, for example, the heat treatment temperature for sintering can be lowered or the heat treatment time for sintering can be shortened. Therefore, the production cost of the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is reduced.
Кроме того, частицу материала холодильной камеры, соответствующую второму варианту осуществления, получают, спекая гранулированную частицу 101, используемую для частицы материала холодильной камеры, соответствующую первому варианту осуществления. Поэтому, например, органический компонент в достаточной степени удаляется, количество остаточного углерода, содержащегося в частице материала холодильной камеры, снижается, повышая, таким образом, удельную теплопроводность частицы материала холодильной камеры. Следовательно, рабочие характеристики холодильника, использующего частицу материала холодильной камеры, соответствующую второму варианту осуществления, улучшаются.In addition, the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is obtained by sintering the granular particle 101 used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment. Therefore, for example, the organic component is sufficiently removed, the amount of residual carbon contained in the refrigeration chamber material particle is reduced, thereby increasing the specific thermal conductivity of the refrigeration chamber material particle. Therefore, the performance of the refrigerator using the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment is improved.
Частица материала холодильной камеры, соответствующая второму варианту осуществления, предпочтительно имеет аспектное отношение размеров, например, от 1 или более до 5 или менее. Аспектное отношение размеров частицы материала холодильной камеры более предпочтительно равно, например, от 1 или более до 2 или менее. Когда аспектное отношение размеров частицы материала холодильной камеры меньше вышеуказанного значения верхнего предела, то, когда частицы материала холодильной камеры заполняют холодильную камеру, пустоты являются однородными, что улучшает рабочие характеристики охлаждения холодильника.The refrigeration chamber material particle according to the second embodiment preferably has an aspect ratio of, for example, 1 or more to 5 or less. The aspect ratio of the refrigeration chamber material particle is more preferably, for example, 1 or more to 2 or less. When the aspect ratio of the refrigeration chamber material particle is less than the above-mentioned upper limit value, when the refrigeration chamber material particles fill the refrigeration chamber, the voids are uniform, which improves the cooling performance of the refrigerator.
Как описано выше, в соответствии со вторым вариантом осуществления возможно обеспечить частицу материала холодильной камеры, способную снизить производственные затраты.As described above, according to the second embodiment, it is possible to provide a refrigeration chamber material particle capable of reducing production costs.
Третий вариант осуществленияThird embodiment
Холодильная камера, соответствующая третьему варианту осуществления, является холодильной камерой, заполненной множеством частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления. В холодильной камере, соответствующей третьему варианту осуществления, например, когда периметр проекционного изображения каждой из множества заполняющих частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, обозначается как L и фактическая площадь проекционного изображения обозначается как A, для доли частиц материала холодильной камеры, имеющих округлость R, равную 0,5 или менее, причем округлость R, представляется формулой 4πA/L2, составляет 5 % или менее.A refrigeration chamber according to a third embodiment is a refrigeration chamber filled with a plurality of refrigeration chamber material particles according to a second embodiment. In the refrigeration chamber according to the third embodiment, for example, when the perimeter of the projection image of each of the plurality of filling refrigeration chamber material particles according to the second embodiment is denoted as L and the actual area of the projection image is denoted as A, for the proportion of the refrigeration chamber material particles having a roundness R of 0.5 or less, wherein the roundness R is represented by the formula 4πA/L 2 , it is 5% or less.
Округлость R может быть получена, путем обработки изображений форм множества частиц материала холодильной камеры, с использованием оптического микроскопа. Частица материала холодильной камеры, имеющая округлость R, равную 0,5 или менее, представляет собой форму с неправильностями на поверхности и т. п. Когда множество частиц материала холодильной камеры содержит такие частицы материала холодильной камеры в количестве, превышающем 5 % от числа частиц, заполняющих холодильную камеру, пористость, образуемая частицами материала холодильной камеры в холодильной камере, является неравномерной и показатель заполнения нестабилен. Поэтому рабочие характеристики холодильной камеры ухудшаются, когда рабочая среда протекает в холодильной камере или когда частицы материала холодильной камеры перемещаются или ломаются, подвергаясь напряжению, прилагаемому к частицам материала холодильной камеры во время заполнения частицами материала холодильной камеры или во время работы холодильной камеры, создавая мелкие частицы, вызывающие засорение пустот, снижая, таким образом, рабочие характеристики охлаждения и долговременную надежность холодильника. Доля частиц материала холодильной камеры, имеющих округлость R 0,5 или менее, предпочтительно составляет 2 % или менее и, более предпочтительно, 0 %.The roundness R can be obtained by processing the images of the shapes of a plurality of particles of the refrigeration chamber material using an optical microscope. A particle of the refrigeration chamber material having a roundness R of 0.5 or less is a shape with irregularities on the surface, etc. When a plurality of particles of the refrigeration chamber material contain such particles of the refrigeration chamber material in an amount exceeding 5% of the number of particles filling the refrigeration chamber, the porosity formed by the particles of the refrigeration chamber material in the refrigeration chamber is uneven and the filling rate is unstable. Therefore, the performance of the refrigeration chamber deteriorates when the working medium flows in the refrigeration chamber or when the particles of the refrigeration chamber material move or break by being subjected to the stress applied to the particles of the refrigeration chamber material during the filling of the particles of the refrigeration chamber material or during the operation of the refrigeration chamber, creating fine particles that cause clogging of voids, thereby reducing the cooling performance and the long-term reliability of the refrigerator. The proportion of the refrigeration chamber material particles having a roundness R of 0.5 or less is preferably 2% or less, and more preferably 0%.
Четвертый вариант осуществленияFourth embodiment
Холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления, является холодильником, содержащим холодильную камеру, соответствующую третьему варианту осуществления, заполненную множеством частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления. Здесь далее, объяснения, охватывающие объяснения, приведенные во втором варианте осуществления и третьем варианте осуществления, будут частично исключены.The refrigerator according to the fourth embodiment is a refrigerator comprising a refrigerating chamber according to the third embodiment filled with a plurality of particles of a refrigerating chamber material according to the second embodiment. Hereinafter, explanations covering the explanations given in the second embodiment and the third embodiment will be partially omitted.
На фиг. 2 схематично представлен вид в поперечном разрезе частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, и конфигурация основной части холодильника, соответствующего четвертому варианту осуществления. На фиг. 2 схематично представлен вид в поперечном разрезе конфигурации основной части холодильника GM, который является примером холодильника, соответствующим четвертому варианту осуществления, включающим в себя холодильную камеру, соответствующую третьему варианту осуществления, заполненную множеством частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления. Холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления, является криогенным холодильником 100 с двухступенчатой холодильной камерой, используемым для охлаждения сверхпроводящего устройства и т.п. Холодильная камера, заполненная множеством частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, может быть холодильником типа Стирлинга или холодильником типа импульсной трубки, а также холодильником GM.Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a particle of a refrigeration chamber material according to the second embodiment and a configuration of a main part of a refrigerator according to the fourth embodiment. Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a configuration of a main part of a GM refrigerator, which is an example of a refrigerator according to the fourth embodiment, including a refrigeration chamber according to the third embodiment filled with a plurality of particles of a refrigeration chamber material according to the second embodiment. The refrigerator according to the fourth embodiment is a cryogenic refrigerator 100 with a two-stage refrigeration chamber used for cooling a superconducting device and the like. The refrigeration chamber filled with a plurality of particles of a refrigeration chamber material according to the second embodiment may be a Stirling type refrigerator or a pulse tube type refrigerator, as well as a GM refrigerator.
Криогенный холодильник 100 с холодильной камерой (холодильник) содержит первый цилиндр 111, второй цилиндр 112, вакуумную камеру 113, первую холодильную камеру 114, вторую холодильную камеру 115 (холодильную камеру), первое герметизирующее кольцо 116, второе герметизирующее кольцо 117, первый материал 118 холодильной камеры, второй материал 119 холодильной камеры (частица материала холодильной камеры), первую расширительную камеру 120, вторую расширительную камеру 121, первую холодильную ступень 122, вторую холодильную ступень 123 и компрессор 124.A cryogenic refrigerator 100 with a refrigeration chamber (refrigerator) comprises a first cylinder 111, a second cylinder 112, a vacuum chamber 113, a first refrigeration chamber 114, a second refrigeration chamber 115 (refrigeration chamber), a first sealing ring 116, a second sealing ring 117, a first refrigeration chamber material 118, a second refrigeration chamber material 119 (a particle of the refrigeration chamber material), a first expansion chamber 120, a second expansion chamber 121, a first refrigeration stage 122, a second refrigeration stage 123 and a compressor 124.
Криогенный холодильник 100 с холодильной камерой содержит вакуумную камеру 113, в которой установлены первый цилиндр 111 большого диаметра и второй цилиндр 112 малого диаметра, коаксиально соединенный с первым цилиндром 111. Первая холодильная камера 114 располагается в первом цилиндре 111 так, чтобы иметь возможность возвратно-поступательного движения. Во втором цилиндре 112 располагается вторая холодильная камера 115, которая является примером холодильной камеры, соответствующей третьему варианту осуществления, так чтобы иметь возможность возвратно-поступательного движения.The cryogenic refrigerator 100 with a refrigeration chamber comprises a vacuum chamber 113, in which a first cylinder 111 of a large diameter and a second cylinder 112 of a small diameter are installed, coaxially connected to the first cylinder 111. The first refrigeration chamber 114 is located in the first cylinder 111 so as to be able to reciprocate. In the second cylinder 112, a second refrigeration chamber 115 is located, which is an example of a refrigeration chamber corresponding to the third embodiment, so as to be able to reciprocate.
Первое герметизирующее кольцо 116 располагается между первым цилиндром 111 и первой холодильной камерой 114. Второе герметизирующее кольцо 117 располагается между вторым цилиндром 112 и второй холодильной камерой 115.The first sealing ring 116 is located between the first cylinder 111 and the first refrigeration chamber 114. The second sealing ring 117 is located between the second cylinder 112 and the second refrigeration chamber 115.
Первая холодильная камера 114 заполняется первым материалом 118 холодильной камеры, таким как медная ячеистая сетка. Вторая холодильная камера 115 заполняется множеством частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, в виде второго материала 119 холодильной камеры.The first refrigeration chamber 114 is filled with a first refrigeration chamber material 118, such as a copper mesh. The second refrigeration chamber 115 is filled with a plurality of particles of the refrigeration chamber material according to the second embodiment, in the form of a second refrigeration chamber material 119.
Вторая холодильная камера 115 может быть разделена материалом металлической ячеистой сетки и содержать множество слоев, заполненных материалом холодильной камеры. В случае, когда вторая холодильная камера 115 делится на множество заполненных слоев, по меньшей мере один заполненный слой заполняется группой частиц материала холодильной камеры, содержащей множество частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, и объединяется, например, по меньшей мере с одной группой частиц материала холодильной камеры, выбранной из группы частиц свинца для материала холодильной камеры, группы частиц висмута для материала холодильной камеры, группы частиц олова для материала холодильной камеры, группы частиц гольмиевой меди для материала холодильной камеры, группы частиц эрбиевого никеля для материала холодильной камеры, группы частиц эрбиевого кобальта для материала холодильной камеры и группы частиц гадолиниевого оксида алюминия для материала холодильной камеры.The second refrigeration chamber 115 can be divided by a metal mesh material and contain a plurality of layers filled with the refrigeration chamber material. In the case where the second refrigeration chamber 115 is divided into a plurality of filled layers, at least one filled layer is filled with a group of particles of the refrigeration chamber material containing a plurality of particles of the refrigeration chamber material corresponding to the second embodiment and is combined, for example, with at least one group of particles of the refrigeration chamber material selected from a group of lead particles for the refrigeration chamber material, a group of bismuth particles for the refrigeration chamber material, a group of tin particles for the refrigeration chamber material, a group of holmium copper particles for the refrigeration chamber material, a group of erbium nickel particles for the refrigeration chamber material, a group of erbium cobalt particles for the refrigeration chamber material and a group of gadolinium aluminum oxide particles for the refrigeration chamber material.
При объединении материалов холодильной камеры материалы холодильной камеры объединяются таким образом, что пиковая температура удельной теплоемкости последовательно понижается, при этом материал холодильной камеры, имеющий более высокую пиковую температуру удельной теплоемкости, определяется как материал первой группы частиц материала холодильной камеры, а материал холодильной камеры, имеющий более низкую пиковую температуру удельной теплоемкости, определяется как материал второй группы частиц материала холодильной камеры.When combining the materials of the refrigeration chamber, the materials of the refrigeration chamber are combined in such a way that the peak temperature of the specific heat capacity is successively lowered, wherein the material of the refrigeration chamber having a higher peak temperature of the specific heat capacity is defined as the material of the first group of particles of the material of the refrigeration chamber, and the material of the refrigeration chamber having a lower peak temperature of the specific heat capacity is defined as the material of the second group of particles of the material of the refrigeration chamber.
В случае, когда вторая холодильная камера 115 является устройством двухслойного типа, примеры объединения содержат сочетание, в котором группа частиц гольмия меди материала холодильной камеры используется для первой группы частиц материала холодильной камеры, а группа частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, используется для второй группы частиц материала холодильной камеры. Дополнительно, в случае, когда вторая холодильная камера 115 является устройством трехслойного типа, примеры сочетаний содержат сочетание, в котором по меньшей мере одна группа частиц материала холодильной камеры, выбранная из группы частиц свинца для материала холодильной камеры, группы частиц висмута для материала холодильной камеры, и группы частиц олова для материала холодильной камеры, используется для первой группы частиц материала холодильной камеры, а группа частиц гольмия меди для материала холодильной камеры используется для второй группы частиц материала холодильной камеры, и группа частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, используется для третьей группы частиц материала холодильной камеры.In the case where the second refrigerating chamber 115 is a two-layer type device, examples of the combination comprise a combination in which a group of holmium copper particles of the refrigerating chamber material is used for the first group of particles of the refrigerating chamber material, and a group of particles of the refrigerating chamber material according to the second embodiment is used for the second group of particles of the refrigerating chamber material. Further, in the case where the second refrigerating chamber 115 is a three-layer type device, examples of the combination comprise a combination in which at least one group of particles of the refrigerating chamber material selected from a group of lead particles of the refrigerating chamber material, a group of bismuth particles of the refrigerating chamber material, and a group of tin particles of the refrigerating chamber material is used for the first group of particles of the refrigerating chamber material, and a group of holmium copper particles of the refrigerating chamber material is used for the second group of particles of the refrigerating chamber material, and a group of particles of the refrigerating chamber material according to the second embodiment is used for the third group of particles of the refrigerating chamber material.
Частицами гольмиевой меди для материала холодильной камеры предпочтительно являются, например, HoCu2 или HoCu. Частицами эрбиевого никеля для материала холодильной камеры предпочтительно являются, например, ErNi или Er3Ni.The holmium copper particles for the material of the refrigeration chamber are preferably, for example, HoCu 2 or HoCu. The erbium nickel particles for the material of the refrigeration chamber are preferably, for example, ErNi or Er 3 Ni.
Каждая первая холодильная камера 114 и вторая холодильная камера 115 имеет проход через рабочую среду, обеспечиваемый в пространстве в первом материале 118 холодильной камеры или во втором материале 119 холодильной камеры. Рабочей средой является газообразный гелий.Each first refrigeration chamber 114 and second refrigeration chamber 115 has a passage through the working medium, provided in the space in the first material 118 of the refrigeration chamber or in the second material 119 of the refrigeration chamber. The working medium is gaseous helium.
Первая расширительная камера 120 располагается между первой холодильной камерой 114 и второй холодильной камерой 115. Вторая расширительная камера 121 располагается между второй холодильной камерой 115 и стенкой дистального конца второго цилиндра 112. Первая холодильная ступень 122 находится на дне первой расширительной камеры 120. Вторая холодильная ступень 123, имеющая более низкую температуру, чем первая холодильная ступень 122, формируется на дне второй расширительной камеры 121.The first expansion chamber 120 is located between the first refrigeration chamber 114 and the second refrigeration chamber 115. The second expansion chamber 121 is located between the second refrigeration chamber 115 and the wall of the distal end of the second cylinder 112. The first refrigeration stage 122 is located at the bottom of the first expansion chamber 120. The second refrigeration stage 123, having a lower temperature than the first refrigeration stage 122, is formed at the bottom of the second expansion chamber 121.
Рабочая среда высокого давления подается от компрессора 124 к описанному выше криогенному холодильнику 100 с двухступенчатой холодильной камерой. Подаваемая рабочая среда проходит через первый материал 118 холодильной камеры, заполняющий первую холодильную камеру 114, и попадает в первую расширительную камеру 120. Затем рабочая среда проходит через второй материал 119 холодильной камеры, заполняет вторую холодильную камеру 115 и попадает во вторую расширительную камеру 121.The high-pressure working medium is supplied from the compressor 124 to the above-described cryogenic refrigerator 100 with a two-stage refrigeration chamber. The supplied working medium passes through the first material 118 of the refrigeration chamber, filling the first refrigeration chamber 114, and enters the first expansion chamber 120. Then the working medium passes through the second material 119 of the refrigeration chamber, fills the second refrigeration chamber 115 and enters the second expansion chamber 121.
В этом случае рабочая среда охлаждается, передавая тепловую энергию первому материалу 118 холодильной камеры и второму материалу 119 холодильной камеры. Рабочая среда, проходящая через первый материал 118 холодильной камеры и второй материал 119 холодильной камеры, расширяется в первой расширительной камере 120 и во второй расширительной камере 121, чтобы создавать холод. Затем первая холодильная ступень 122 и вторая холодильная ступень 123 охлаждаются.In this case, the working medium is cooled, transferring thermal energy to the first material 118 of the refrigeration chamber and the second material 119 of the refrigeration chamber. The working medium passing through the first material 118 of the refrigeration chamber and the second material 119 of the refrigeration chamber expands in the first expansion chamber 120 and in the second expansion chamber 121 to create cold. Then the first refrigeration stage 122 and the second refrigeration stage 123 are cooled.
Расширившаяся рабочая среда проходит в противоположном направлении через первый материал 118 холодильной камеры и второй материал 119 холодильной камеры. Рабочая среда выпускается после получения тепловой энергии от первого материала 118 холодильной камеры и второго материала 119 холодильной камеры. Повышая эффект рекуперации посредством такого процесса, криогенный холодильник 100 с такой холодильной камерой выполняется таким образом, что термическая эффективность в цикле рабочей среды улучшается, достигая, таким образом, более низкой температуры.The expanded working medium passes in the opposite direction through the first material 118 of the refrigeration chamber and the second material 119 of the refrigeration chamber. The working medium is discharged after receiving thermal energy from the first material 118 of the refrigeration chamber and the second material 119 of the refrigeration chamber. By increasing the recuperation effect by such a process, the cryogenic refrigerator 100 with such a refrigeration chamber is designed in such a way that the thermal efficiency in the working medium cycle is improved, thus achieving a lower temperature.
Для холодильной камеры, содержащейся в холодильнике, соответствующем четвертому варианту осуществления, вторая холодильная камера 115 заполняется множеством частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, в качестве второго материала холодильной камеры 119. По меньшей мере, часть второго материала 119 холодильной камеры является частицами материала холодильной камеры, соответствующими второму варианту осуществления.For the refrigeration chamber contained in the refrigerator according to the fourth embodiment, the second refrigeration chamber 115 is filled with a plurality of particles of the refrigeration chamber material according to the second embodiment as the second refrigeration chamber material 119. At least a part of the second refrigeration chamber material 119 are particles of the refrigeration chamber material according to the second embodiment.
Что касается множества частиц материала холодильной камеры, соответствующих второму варианту осуществления, то, если периметр проекционного изображения каждой из частиц материала холодильной камеры обозначается как L и фактическая площадь проекционного изображения обозначается как A, предпочтительно, чтобы доля частиц материала холодильной камеры, имеющих округлость R, равную 0,5 или менее, и округлость R, представляемую формулой 4πA/L2, составляла 5 % или менее.With respect to the plurality of refrigeration chamber material particles according to the second embodiment, if the perimeter of the projection image of each of the refrigeration chamber material particles is denoted as L and the actual area of the projection image is denoted as A, it is preferable that the proportion of the refrigeration chamber material particles having a roundness R of 0.5 or less and a roundness R represented by the formula 4πA/L 2 is 5% or less.
Чтобы повысить охлаждающую способность холодильной камеры холодильника, предпочтительно увеличить объемную удельную теплоемкость материала холодильной камеры и повысить удельную теплопроводность и коэффициент теплопередачи материала холодильной камеры. Холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления, содержит материал холодильной камеры или частицы материала холодильной камеры, которые сохраняют объемную удельную теплоемкость с повышенными удельной теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи.In order to increase the cooling capacity of the refrigeration chamber of the refrigerator, it is preferable to increase the volumetric specific heat capacity of the refrigeration chamber material and to increase the specific thermal conductivity and heat transfer coefficient of the refrigeration chamber material. The refrigerator according to the fourth embodiment comprises a refrigeration chamber material or particles of the refrigeration chamber material that maintain the volumetric specific heat capacity with increased specific thermal conductivity and heat transfer coefficient.
Используя холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления, в поезде на магнитной подушке долговременная надежность поезда на магнитной подушке может быть увеличена.By using the refrigerator according to the fourth embodiment in a magnetic levitation train, the long-term reliability of the magnetic levitation train can be increased.
Как описано выше, в соответствии с четвертым вариантом осуществления, холодильник, имеющий превосходные характеристики, может быть реализован, используя частицы, используемые для материала холодильной камеры, имеющие превосходные характеристики.As described above, according to the fourth embodiment, a refrigerator having excellent characteristics can be realized by using particles used for a material of a refrigerating chamber having excellent characteristics.
Пятый вариант осуществленияFifth embodiment
Криогенный вакуумный насос, соответствующий пятому варианту осуществления, содержит холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления. Здесь далее объяснения, совпадающие с четвертым вариантом осуществления, будут частично исключены.The cryogenic vacuum pump according to the fifth embodiment comprises a refrigerator according to the fourth embodiment. Hereinafter, the explanations that coincide with the fourth embodiment will be partially omitted.
На фиг. 3 схематично представлен вид в поперечном разрезе конструкции криогенного вакуумного насоса, соответствующего пятому варианту осуществления. Криогенный вакуумный насос, соответствующий пятому варианту осуществления, является криогенным вакуумным насосом 500, содержащим криогенный холодильник 100 холодильной камеры, соответствующий четвертому варианту осуществления.Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of the structure of a cryogenic vacuum pump according to a fifth embodiment. The cryogenic vacuum pump according to the fifth embodiment is a cryogenic vacuum pump 500 containing a cryogenic refrigerator 100 of a refrigerating chamber according to a fourth embodiment.
Криогенный вакуумный насос 500 содержит криопанель 501, которая конденсирует или поглощает молекулы газа, криогенный холодильник 100 холодильной камеры, который охлаждает криопанель 501 до заданной криогенной температуры, экран 503, расположенный между криопанелью 501 и криогенным холодильником 100 холодильной камеры, перегородку 504, расположенную во впускном отверстии, и кольцо 505, изменяющее скорость выпуска аргона, азота, водорода и т.п.The cryogenic vacuum pump 500 comprises a cryopanel 501 that condenses or absorbs gas molecules, a cryogenic refrigerator 100 of the refrigeration chamber that cools the cryopanel 501 to a predetermined cryogenic temperature, a screen 503 located between the cryopanel 501 and the cryogenic refrigerator 100 of the refrigeration chamber, a partition 504 located in the inlet opening, and a ring 505 that changes the rate of release of argon, nitrogen, hydrogen, etc.
В соответствии с пятым вариантом осуществления, криогенный вакуумный насос, обладающий превосходными характеристиками, может быть реализован, используя холодильник, имеющий превосходные характеристики. Кроме того, используя криогенный вакуумный насос, соответствующий пятому варианту осуществления, в устройстве производства полупроводников и т.п., долговременная надежность установки для производства полупроводников может быть повышена и количество циклов обслуживания установки для производства полупроводников может быть уменьшено. В результате, это способствует повышению качества полупроводников, которые будут изготавливаться, и снижению стоимости производства.According to the fifth embodiment, a cryogenic vacuum pump having excellent performance can be realized by using a refrigerator having excellent performance. In addition, by using the cryogenic vacuum pump according to the fifth embodiment in a semiconductor manufacturing apparatus and the like, the long-term reliability of the semiconductor manufacturing apparatus can be improved and the number of maintenance cycles of the semiconductor manufacturing apparatus can be reduced. As a result, this contributes to improving the quality of the semiconductors to be manufactured and reducing the manufacturing cost.
Шестой вариант осуществленияSixth embodiment
Сверхпроводящий магнит, соответствующий шестому варианту осуществления, содержит холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления. Здесь далее объяснения, совпадающие с четвертым вариантом осуществления, будут частично исключены.The superconducting magnet according to the sixth embodiment comprises a refrigerator according to the fourth embodiment. Hereinafter, the explanations that coincide with the fourth embodiment will be partially omitted.
На фиг. 4 схематично представлен вид в перспективе конструкции сверхпроводящего магнита, соответствующего шестому варианту осуществления. Сверхпроводящий магнит, соответствующий шестому варианту осуществления, например, сверхпроводящий магнит 600 для поезда на магнитной подушке, содержит криогенный холодильник 100 холодильной камеры, соответствующий четвертому варианту осуществления.Fig. 4 is a schematic perspective view of the structure of a superconducting magnet according to a sixth embodiment. The superconducting magnet according to the sixth embodiment, for example, the superconducting magnet 600 for a magnetic levitation train, comprises a cryogenic refrigerator 100 of a refrigeration chamber according to a fourth embodiment.
Сверхпроводящий магнит 600 для поезда на магнитной подушке содержит сверхпроводящую катушку 601, резервуар 602 с жидким гелием 602 для охлаждения сверхпроводящей катушки 601, резервуар 603 с жидким азотом для предотвращения испарения жидкого гелия, слоистый теплоизолирующий материал 605, выводы 606 электропитания, переключатель 607 постоянного тока и криогенный холодильник 100 холодильной камеры.A superconducting magnet 600 for a magnetic levitation train comprises a superconducting coil 601, a tank 602 with liquid helium 602 for cooling the superconducting coil 601, a tank 603 with liquid nitrogen for preventing evaporation of the liquid helium, a laminated heat-insulating material 605, power supply terminals 606, a DC switch 607 and a cryogenic refrigerator 100 of a refrigeration chamber.
В соответствии с пятым вариантом осуществления, сверхпроводящий магнит, обладающий превосходными характеристиками, может быть реализован, используя холодильник, имеющий превосходные характеристики.According to the fifth embodiment, a superconducting magnet having excellent characteristics can be realized by using a refrigerator having excellent characteristics.
Седьмой вариант осуществленияSeventh embodiment
Устройство визуализации ядерного магнитного резонанса, соответствующее седьмому варианту осуществления, содержит холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления. Здесь далее объяснения, совпадающие с четвертым вариантом осуществления, будут частично исключены.The nuclear magnetic resonance imaging device according to the seventh embodiment comprises a refrigerator according to the fourth embodiment. Hereinafter, the explanations that coincide with the fourth embodiment will be partially omitted.
На фиг. 5 схематично представлен вид в поперечном разрезе установки визуализации ядерного магнитного резонанса, соответствующей седьмому варианту осуществления. Установка визуализации ядерного магнитного резонанса (MRI), соответствующая седьмому варианту осуществления, является установкой 700 визуализации ядерного магнитного резонанса, содержащей криогенный холодильник 100 с холодильной камерой, соответствующий четвертому варианту осуществления.Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus according to a seventh embodiment. The nuclear magnetic resonance imaging (MRI) apparatus according to the seventh embodiment is a nuclear magnetic resonance imaging apparatus 700 comprising a cryogenic refrigerator 100 with a refrigerating chamber according to the fourth embodiment.
Устройство 700 визуализации ядерного магнитного резонанса содержит сверхпроводящую катушку 701 формирования статического магнитного поля, которая прикладывает пространственно однородное и стабильное во времени статическое магнитное поле к человеческому телу, корректирующую катушку, которая корректирует неоднородность создаваемого магнитного поля, хотя и не показанную, катушку 702 градиентного магнитного поля, которая направляет градиент магнитного поля в область измерения, зонд 703 передачи/приема радиоволн, криостат 705 и радиационный адиабатический экран 706. Кроме того, криогенный холодильник 100 холодильной камеры используется для охлаждения катушки 701, формирующей сверхпроводящее статическое магнитное поле.The nuclear magnetic resonance imaging device 700 comprises a superconducting static magnetic field generating coil 701 that applies a spatially uniform and temporally stable static magnetic field to a human body, a correction coil that corrects the non-uniformity of the generated magnetic field, although not shown, a gradient magnetic field coil 702 that directs a magnetic field gradient to a measurement region, a radio wave transmitting/receiving probe 703, a cryostat 705 and a radiation adiabatic screen 706. In addition, a cryogenic refrigerator 100 of a refrigeration chamber is used to cool the coil 701 that generates a superconducting static magnetic field.
В соответствии с седьмым вариантом осуществления, установка визуализации ядерного магнитного резонанса, обладающая превосходными характеристиками, может быть реализована при использовании холодильника, имеющего превосходные характеристики.According to a seventh embodiment, a nuclear magnetic resonance imaging apparatus having excellent performance can be realized by using a refrigerator having excellent performance.
Восьмой вариант осуществленияEighth embodiment
Установка на основе ядерного магнитного резонанса, соответствующая восьмому варианту осуществления, содержит холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления. Здесь далее объяснения, совпадающие с четвертым вариантом осуществления, будут частично исключены.The nuclear magnetic resonance apparatus according to the eighth embodiment comprises the refrigerator according to the fourth embodiment. Hereinafter, the explanations that coincide with the fourth embodiment will be partially omitted.
На фиг. 6 схематично показана в поперечном разрезе конструкция установки на основе ядерного магнитного резонанса, соответствующая восьмому варианту осуществления. Установка на основе ядерного магнитного резонанса (NMR), соответствующая восьмому варианту осуществления, является установкой 800 на основе ядерного магнитного резонанса, содержащей криогенный холодильник 100, соответствующий четвертому варианту осуществления.Fig. 6 is a schematic cross-sectional view of the structure of a nuclear magnetic resonance apparatus according to an eighth embodiment. The nuclear magnetic resonance (NMR) apparatus according to the eighth embodiment is a nuclear magnetic resonance apparatus 800 containing a cryogenic refrigerator 100 according to a fourth embodiment.
Установка 800 на основе ядерного магнитного резонанса содержит сверхпроводящую катушку 802, формирующую статическое магнитное поле, которая прикладывает магнитное поле к выборке, такой как органическая материя, помещенной в трубу 801 для выборки, высокочастотный генератор 803, который прикладывает радиоволны к трубе 801 для выборки в магнитном поле, и усилитель 804, который усиливает индуцированный ток, создаваемый в катушке, которая не показана, вокруг трубы 801 для выборки. Кроме того, установка 800 на основе ядерного магнитного резонанса содержит криогенный холодильник 100 холодильной камеры, который охлаждает сверхпроводящую катушку 802, формирующую статическое магнитное поле.The nuclear magnetic resonance apparatus 800 comprises a superconducting coil 802 that generates a static magnetic field, which applies a magnetic field to a sample, such as organic matter, placed in a sampling tube 801, a high-frequency generator 803 that applies radio waves to the sampling tube 801 in a magnetic field, and an amplifier 804 that amplifies an induced current created in a coil, which is not shown, around the sampling tube 801. In addition, the nuclear magnetic resonance apparatus 800 comprises a cryogenic refrigerator 100 of a refrigeration chamber, which cools the superconducting coil 802 that generates a static magnetic field.
В соответствии с восьмым вариантом осуществления, установка ядерного магнитного резонанса, обладающая превосходными характеристиками, может быть реализована при использовании холодильника, имеющего превосходные характеристики.According to the eighth embodiment, a nuclear magnetic resonance apparatus having excellent characteristics can be realized by using a refrigerator having excellent characteristics.
Девятый вариант осуществленияNinth embodiment
Установка вытягивания монокристаллов с использованием магнитного поля, соответствующая девятому варианту осуществления, содержит холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления. Здесь далее объяснения, совпадающие с четвертым вариантом осуществления, будут частично исключены.The apparatus for drawing single crystals using a magnetic field according to the ninth embodiment comprises a refrigerator according to the fourth embodiment. Hereinafter, the explanations that coincide with the fourth embodiment will be partially omitted.
На фиг. 7 схематично представлен вид в перспективе установки вытягивания монокристаллов с приложением магнитного поля, соответствующей девятому варианту осуществления. Установка вытягивания монокристаллов с приложением магнитного поля, соответствующая девятому варианту осуществления, является установкой 900 вытягивания монокристаллов с приложением магнитного поля, содержит криогенный холодильник 100, соответствующий четвертому варианту осуществления.Fig. 7 is a schematic perspective view of a magnetic field-applied single crystal drawing apparatus according to a ninth embodiment. The magnetic field-applied single crystal drawing apparatus according to the ninth embodiment is a magnetic field-applied single crystal drawing apparatus 900, comprising a cryogenic refrigerator 100 according to a fourth embodiment.
Установка 900 вытягивания монокристалла на основе приложения магнитного поля содержит блок 901 вытягивания монокристалла, имеющий плавильный тигель, нагреватель, механизм вытягивания монокристаллов и т.д., сверхпроводящую катушку 902, которая прикладывает статическое магнитное поле к расплаву сырьевого материала, подъемник 903 блока 901 вытягивания монокристаллов, выводы 905 электропитания, пластину 906 теплового экрана и резервуар 907 с гелием. Кроме того, для охлаждения сверхпроводящей катушки 902 используется криогенный холодильник 100 холодильной камеры.The apparatus 900 for drawing a single crystal based on the application of a magnetic field comprises a single crystal drawing unit 901 having a melting crucible, a heater, a single crystal drawing mechanism, etc., a superconducting coil 902 that applies a static magnetic field to the melt of the raw material, a lifter 903 of the single crystal drawing unit 901, power supply terminals 905, a heat shield plate 906 and a helium tank 907. In addition, a cryogenic refrigerator 100 of a refrigeration chamber is used to cool the superconducting coil 902.
Соответствующая девятому варианту осуществления, установка вытягивания монокристалла на основе приложения магнитного поля, обладающая превосходными характеристиками, может быть реализована, при использовании холодильной камеры, имеющей превосходные характеристики.According to the ninth embodiment, the single crystal drawing apparatus based on the application of a magnetic field, having excellent characteristics, can be realized by using a refrigeration chamber having excellent characteristics.
Десятый вариант осуществленияTenth embodiment
Устройство реконденсации гелия, соответствующее десятому варианту осуществления, содержит холодильник, соответствующий четвертому варианту осуществления. Здесь далее объяснения, совпадающие с четвертым вариантом осуществления, будут частично исключены.The helium recondensation device according to the tenth embodiment comprises a refrigerator according to the fourth embodiment. Hereinafter, the explanations that coincide with the fourth embodiment will be partially omitted.
На фиг. 8 схематично представлена конфигурация устройства реконденсации гелия, соответствующего десятому варианту осуществления. Устройство реконденсации гелия, соответствующее десятому варианту осуществления, является устройством 1000 реконденсации гелия, содержащим криогенный холодильник 100 холодильной камеры, соответствующий четвертому варианту осуществления.Fig. 8 schematically shows the configuration of the helium recondensation device according to the tenth embodiment. The helium recondensation device according to the tenth embodiment is a helium recondensation device 1000 comprising a cryogenic refrigerator 100 of a refrigerating chamber according to the fourth embodiment.
Устройство 1000 реконденсации гелия содержит криогенный холодильник 100, испарительную трубку 1001 и конденсаторную трубку 1002.The helium recondensation device 1000 comprises a cryogenic refrigerator 100, an evaporation tube 1001 and a condenser tube 1002.
Устройство 1000 реконденсации гелия может повторно конденсировать газообразный гелий в жидкий гелий, который испаряется из устройства, использующего жидкий гелий, или устройства с жидким гелием. Устройство, использующее жидкий гелий, может быть сверхпроводящим магнитом, устройством на основе ядерного магнитного резонанса (NMR), устройством визуализации ядерного магнитного резонанса (MRI) или системой измерения физических параметров (physical property measurement, PPM). Устройство, использующее жидкий гелий, может содержаться в устройстве, использующем сверхпроводящий магнит, таком как система измерения магнитных свойств и т.п.The helium recondensation device 1000 can recondense gaseous helium into liquid helium, which evaporates from a device using liquid helium or a device with liquid helium. The device using liquid helium can be a superconducting magnet, a nuclear magnetic resonance (NMR) device, a nuclear magnetic resonance imaging (MRI) device, or a physical property measurement (PPM) system. The device using liquid helium can be contained in a device using a superconducting magnet, such as a magnetic property measurement system, etc.
Газообразный гелий подается от устройства жидкого гелия, не показанного в устройстве 1000 реконденсации гелия, через испарительную трубку 1001. Газообразный гелий охлаждается до температуры 4 K, равной или более низкой, чем температура сжижения гелия криогенным холодильником 100 холодильной камеры. Конденсированный и сжиженный жидкий гелий возвращается в устройство жидкого гелия через конденсаторную трубку 1002.Gaseous helium is supplied from a liquid helium device, not shown in the helium recondensation device 1000, through an evaporation tube 1001. Gaseous helium is cooled to a temperature of 4 K, equal to or lower than the liquefaction temperature of helium by a cryogenic refrigerator 100 of the refrigeration chamber. The condensed and liquefied liquid helium is returned to the liquid helium device through a condenser tube 1002.
В соответствии с десятым вариантом осуществления, устройство реконденсации гелия, обладающее превосходными характеристиками, может быть реализовано при использовании холодильной камеры, имеющей превосходные характеристики.According to the tenth embodiment, a helium recondensation device having excellent performance can be realized by using a refrigeration chamber having excellent performance.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Здесь далее будут описаны примеры гранулированных частиц, используемых для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления, и частицы материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления, сравнительные примеры и результаты их оценки.Hereinafter, examples of granular particles used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment and the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment, comparative examples and evaluation results thereof will be described.
Пример 1Example 1
Порошки Gd2O3 смешивались и распылялись в шаровой мельнице в течение 24 часов, чтобы приготовить смесь сырьевого материала. Затем полученную смесь сырьевого материала высушивали и далее гранулировали, используя барабанный гранулятор для приготовления гранулированных частиц, имеющих диаметр 0,4-0,6 мм, используемых для частиц материала холодильной камеры. В этом случае для связующего вещества используется поливиниловый спирт, добавляемый в количестве 1,2 мас. % относительно порошкового сырьевого материала. Концентрация углерода в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, составляла 0,99 мас. %. Относительная плотность гранулированной частицы, используемых для частицы материала холодильной камеры, составляла 34 %.The Gd2O3 powders were mixed and pulverized in a ball mill for 24 hours to prepare a raw material mixture. Then, the obtained raw material mixture was dried and further granulated using a drum granulator to prepare granulated particles having a diameter of 0.4-0.6 mm used for the refrigeration chamber material particle. In this case, polyvinyl alcohol is used as a binder, added in an amount of 1.2 mass % relative to the raw material powder. The carbon concentration in the granulated particle used for the refrigeration chamber material particle was 0.99 mass %. The relative density of the granulated particle used for the refrigeration chamber material particle was 34%.
Чтобы оценить прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, цилиндрический контейнер диаметром 15 мм и высотой 5 мм заполняли гранулированными частицами. В этом случае заполнение гранулированными частицами, используемыми для частиц материала холодильной камеры, производили в количестве достаточном, чтобы гранулированные частицы, используемые для частицы материала холодильной камеры, располагались в цилиндрическом контейнере так, чтобы не допускать свободное движение гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры. Однократная вибрация с амплитудой 2 мм и максимальным ускорением 200 м/с2 применялась к контейнеру 1×103 раз. В результате, доля раздробленных гранулированных частиц, используемой для частицы материала холодильной камеры, была меньше 0,1 мас. %.In order to evaluate the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle, a cylindrical container with a diameter of 15 mm and a height of 5 mm was filled with the granular particles. In this case, the granular particles used for the refrigeration chamber material particle were filled in an amount sufficient to ensure that the granular particles used for the refrigeration chamber material particle were arranged in the cylindrical container so as to prevent the granular particle used for the refrigeration chamber material particle from moving freely. A single vibration with an amplitude of 2 mm and a maximum acceleration of 200 m/ s2 was applied to the container 1× 103 times. As a result, the proportion of crushed granular particles used for the refrigeration chamber material particle was less than 0.1 mass%.
Гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, обезжиривали при температуре 600°C в течение 2 часов в воздушной атмосфере. Обезжиренная гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, имела концентрацию углерода 0,51 мас. % и относительную плотность 40 %. Гранулированную частицу, используемую для частицы материала холодильной камеры, подвергали термической обработке при температуре 600°C в течение 2 часов в атмосфере, содержащей сульфид водорода (H2S), для сульфурования гранулированных частиц. После этого гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, подвергалась термической обработке при температуре 1300°C в течение 12 часов в атмосфере инертного газа, для спекания гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, создавая, таким образом, частицу материала холодильной камеры.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle was degreased at 600°C for 2 hours in an air atmosphere. The degreased granular particle used for the refrigeration chamber material particle had a carbon concentration of 0.51 mass% and a relative density of 40%. The granular particle used for the refrigeration chamber material particle was subjected to a heat treatment at 600°C for 2 hours in an atmosphere containing hydrogen sulfide ( H2S ) to sulfurize the granular particles. Thereafter, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was subjected to a heat treatment at 1300°C for 12 hours in an inert gas atmosphere to sinter the granular particle used for the refrigeration chamber material particle, thereby creating the refrigeration chamber material particle.
Основным компонентом частицы материала холодильной камеры в примере 1 является оксисульфид гадолиния.The main component of the refrigeration chamber material particle in Example 1 is gadolinium oxysulfide.
В последующих примерах и в сравнительных примерах, время, в течение которого смешиваются порошковые сырьевые материалы, режим термической обработки для обезжиривания, режим термической обработки для сульфурирования, режим термической обработки для спекания и т. д. регулируются, чтобы быть подходящими режимами.In the following examples and comparative examples, the time for mixing the powder raw materials, the heat treatment mode for degreasing, the heat treatment mode for sulfurizing, the heat treatment mode for sintering, etc. are adjusted to be suitable modes.
Пример 2Example 2
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что в качестве порошковых сырьевых материалов использовали смесь порошка Gd2O3 и порошка Na2CO3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 1 except that a mixture of Gd 2 O 3 powder and Na 2 CO 3 powder was used as the powder raw materials.
Пример 3Example 3
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что вместо порошка Na2CO3 использовался порошок K2CO3.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that K 2 CO 3 powder was used instead of Na 2 CO 3 powder.
Пример 4Example 4
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что вместо порошка Na2CO3 использовался порошок CaCO3.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that CaCO 3 powder was used instead of Na 2 CO 3 powder.
Пример 5Example 5
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что вместо порошка Na2CO3 использовался порошок MgCO3.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that MgCO 3 powder was used instead of Na 2 CO 3 powder.
Пример 6Example 6
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что вместо порошка Na2CO3 использовался порошок SrCO3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that SrCO 3 powder was used instead of Na 2 CO 3 powder.
Пример 7Example 7
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что в дополнение к порошку Na2CO3 использовался порошок CaCO3.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that CaCO 3 powder was used in addition to the Na 2 CO 3 powder.
Пример 8Example 8
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 7, за исключением того, что вместо порошка CaCO3 использовался порошок MgCO3.A granular particle used for the refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 7 except that MgCO 3 powder was used instead of CaCO 3 powder.
Пример 9Example 9
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 7, за исключением того, что вместо порошка CaCO3 использовались порошки SrCO3. The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 7 except that SrCO 3 powders were used instead of CaCO 3 powder.
Пример 10Example 10
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что вместо порошка Gd2O3 использовался порошок Ho2O3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 1 except that Ho 2 O 3 powder was used instead of Gd 2 O 3 powder.
Пример 11Example 11
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что в дополнение к порошкам Na2CO3 использовались порошки K2CO3.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that K 2 CO 3 powders were used in addition to the Na 2 CO 3 powders.
Пример 12Example 12
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что в дополнение к порошку Na2CO3 использовались порошки K2CO3 и CaCO3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that K 2 CO 3 and CaCO 3 powders were used in addition to the Na 2 CO 3 powder.
Примеры 13-15Examples 13-15
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что вес порошка Na2CO3 был изменен.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2, except that the weight of the Na 2 CO 3 powder was changed.
Примеры 16-18Examples 16-18
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 7, за исключением того, что вес порошка CaCO3 был изменен.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 7 except that the weight of the CaCO 3 powder was changed.
Пример 19Example 19
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что некоторое количество порошка Gd2O3 было заменена на Ho2O3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that some amount of Gd 2 O 3 powder was replaced with Ho 2 O 3 .
Пример 20Example 20
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что вместо порошков Gd2O3 использовались порошки Gd2O2S и сульфурирование не выполнялось.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 1 except that Gd 2 O 2 S powders were used instead of Gd 2 O 3 powders and sulfurization was not performed.
Пример 21Example 21
Суспензия была приготовлена, добавлением порошка Gd2O3 к водному раствору натрия альгината и смешиванием их в течение 24 часов. Массовое отношение порошковых сырьевых материалов, добавляемых к водному раствору альгината, равнялось 0,5. Приготовленную суспензию покапельно добавляли в водный раствор молочнокислого кальция в качестве гелеобразующего раствора. Для капельного добавления жидкого раствора использовался шприц.The suspension was prepared by adding Gd2O3 powder to an aqueous solution of sodium alginate and mixing them for 24 hours. The mass ratio of the powder raw materials added to the aqueous solution of alginate was 0.5. The prepared suspension was added dropwise to an aqueous solution of calcium lactate as a gelling solution. A syringe was used to add the liquid solution dropwise.
Шприц имел диаметр 510 мкм, и расстояние от конца шприца до уровня жидкости водного раствора молочнокислого кальция составляло 100 мм. Суспензию, покапельно добавленную шприцом, выдерживали в гелеобразующем растворе в течение 5 час.The syringe had a diameter of 510 μm, and the distance from the end of the syringe to the liquid level of the aqueous solution of calcium lactate was 100 mm. The suspension, added dropwise by the syringe, was kept in the gelling solution for 5 hours.
После этого, гелеобразная гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, промывалась чистой водой. После промывания гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, высушивалась. Гранулированная частица, используемая для материала частиц материала холодильной камеры, имела концентрацию натрия 0,83 ат. % и концентрацию углерода 0,5 мас. %. Гранулированная частица, используемая для материала частицы материала холодильной камеры, имела относительную плотность 27 %. После сушки гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, обезжиривалась, сульфуризировалась и спекалась.After that, the gel-like granular particle used for the refrigeration chamber material particle was washed with clean water. After washing, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was dried. The granular particle used for the material of the refrigeration chamber material particle had a sodium concentration of 0.83 at% and a carbon concentration of 0.5 mass%. The granular particle used for the material of the refrigeration chamber material particle had a relative density of 27%. After drying, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was degreased, sulfurized and sintered.
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, обезжиривалась при температуре 500°C в течение 2 часов в воздушной атмосфере. После обезжиривания гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, имела концентрацию натрия 1,0 ат. %, концентрацию углерода 0,25 мас. % и относительную плотность 30 %. После обезжиривания гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, подвергалась термической обработке при температуре 600°C в течение 2 часов в атмосфере, содержащей сульфид водорода (H2S) для сульфурирования гранулированных частиц, используемых для частиц материала холодильной камеры. Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, подвергалась термической обработке при температуре 1300°C в течение 12 часов в атмосфере инертного газа, чтобы выполнить спекание гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, изготавливая, таким образом, частицу материала холодильной камеры.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle was degreased at 500°C for 2 hours in an air atmosphere. After the degreasing, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle had a sodium concentration of 1.0 at%, a carbon concentration of 0.25 mass%, and a relative density of 30%. After the degreasing, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was subjected to a heat treatment at 600°C for 2 hours in an atmosphere containing hydrogen sulfide ( H2S ) to sulfurize the granular particle used for the refrigeration chamber material particle. The granular particle used for the refrigeration chamber material particle was subjected to a heat treatment at 1300°C for 12 hours in an inert gas atmosphere to sinter the granular particle used for the refrigeration chamber material particle, thereby producing the refrigeration chamber material particle.
Основным компонентом частицы материала холодильной камеры в примере 21 является оксисульфид гадолиния. Концентрация натрия в частице материала холодильной камеры в примере 21 составляла 1,1 ат. %.The main component of the refrigeration chamber material particle in Example 21 is gadolinium oxysulfide. The sodium concentration in the refrigeration chamber material particle in Example 21 was 1.1 at.%.
Примеры 22-24Examples 22-24
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что относительная плотность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, была изменена посредством изменения соотношения порошковых сырьевых материалов и водного раствора натрия альгината, и натрий и кальций были удалены, изменяя длительность и количество промывок.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21, except that the relative density of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was changed by changing the ratio of the powder raw materials and the sodium alginate aqueous solution, and sodium and calcium were removed by changing the duration and number of washings.
Примеры 25 и 26Examples 25 and 26
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что концентрация углерода, содержащегося в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, была изменена путем изменения концентрации водного раствора натрия альгината и время промывки было скорректировано.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21, except that the concentration of carbon contained in the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was changed by changing the concentration of the sodium alginate aqueous solution and the washing time was adjusted.
Пример 27Example 27
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что вместо водного раствора молочнокислого кальция использовался водный раствор хлористого магния.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that an aqueous solution of magnesium chloride was used instead of an aqueous solution of calcium lactate.
Пример 28Example 28
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, что и в примере 21, за исключением того, что вместо водного раствора молочнокислого кальция использовался водный раствор хлорида стронция.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that an aqueous solution of strontium chloride was used instead of an aqueous solution of calcium lactate.
Пример 29Example 29
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что вместо шприца для способа капания жидкого раствора использовался воздушно-импульсный диспенсер. Диаметр сопла составлял 510 мкм и расстояние от наконечника сопла до уровня жидкости водного раствора молочнокислого кальция составляло 100 мм.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21, except that an air-pulse dispenser was used instead of a syringe for the method of dripping the liquid solution. The diameter of the nozzle was 510 μm, and the distance from the nozzle tip to the liquid level of the aqueous calcium lactate solution was 100 mm.
Пример 30Example 30
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что вместо шприца для способа капания жидкости использовался пьезодиспенсер. Диаметр сопла составлял 510 мкм и расстояние от наконечника сопла до уровня жидкости водного раствора молочнокислого кальция составляло 100 мм.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21, except that a piezo dispenser was used instead of a syringe for the liquid dripping method. The diameter of the nozzle was 510 μm, and the distance from the nozzle tip to the liquid level of the aqueous calcium lactate solution was 100 mm.
Пример 31Example 31
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры была произведены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что для способа капания жидкого раствора вместо шприца использовалось распылительное сопло непрерывного типа.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21, except that a continuous type spray nozzle was used for the liquid solution dripping method instead of a syringe.
Примеры 32-37Examples 32-37
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры в примерах 32-37 отличаются по диаметру частиц или по соотношению размеров гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, и частицы материала холодильной камеры в примере 21. Когда гранулированные частицы, используемые для частицы материала холодильной камеры, изготавливались в соответствии с примерами 32-37, диаметр шприца и расстояние от наконечника шприца до поверхности гелеобразующего раствора были изменены по сравнению с теми же диаметром шприца и расстоянием, когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, была изготовлена в примере 21.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle in Examples 32 to 37 differ in the particle diameter or the aspect ratio of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle in Example 21. When the granular particles used for the refrigeration chamber material particle were produced according to Examples 32 to 37, the diameter of the syringe and the distance from the tip of the syringe to the surface of the gelling solution were changed compared with the same syringe diameter and distance when the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was produced in Example 21.
Пример 38Example 38
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что относительная плотность была установлена равной 11 %, изменяя соотношение между порошковыми сырьевыми материалами и водным раствором натрия альгината, и, изменяя время выдерживания, длительность промывки и количество промывок, удалялся только кальций.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that the relative density was set to 11% by changing the ratio between the powder raw materials and the sodium alginate aqueous solution, and by changing the holding time, the washing duration, and the number of washings, only calcium was removed.
Пример 39Example 39
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры была изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что относительная плотность была установлена равной 11 %, изменяя отношение между порошковым сырьевым материалом и водным раствором натрия альгината, и, изменяя время выдерживания, длительность промывки и количество промывок, удалялся только натрий.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that the relative density was set to 11% by changing the ratio between the powder raw material and the aqueous sodium alginate solution, and by changing the holding time, the washing duration, and the number of washings, only sodium was removed.
Пример 40Example 40
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 22, за исключением того, что порошок Al2O3 также использовался для порошкового сырьевого материала. Порошок Al2O3 добавлялся так, чтобы частица материала холодильной камеры содержали 15 ат. % Al.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 22, except that Al2O3 powder was also used for the raw material powder. The Al2O3 powder was added so that the refrigeration chamber material particle contained 15 at.% Al.
Пример 41Example 41
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры была изготовлены таким же способом, как в примере 38, за исключением того, что для порошка сырьевого материала также использовался порошок Al2O3. Порошок Al2O3 добавлялся так, чтобы частица материала холодильной камеры содержала 15 ат. % Al.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 38, except that Al2O3 powder was also used for the raw material powder. The Al2O3 powder was added so that the refrigeration chamber material particle contained 15 at% Al.
Пример 42Example 42
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21 за исключением того, что относительная плотность была установлена равной 11 %, изменяя соотношение между порошковым сырьевым материалом и водным раствором натрия альгината и порошок Al2O3 также использовался для порошкового сырьевого материала. Порошок Al2O3 добавлялся так, чтобы частица материала холодильной камеры содержала 15 ат. % Al.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that the relative density was set to 11% by changing the ratio between the powder raw material and the aqueous sodium alginate solution, and Al2O3 powder was also used for the powder raw material. The Al2O3 powder was added so that the refrigeration chamber material particle contained 15 at% of Al.
Пример 43Example 43
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры была изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что относительная плотность была установлена равной 11 %, изменяя соотношение между порошковым сырьевым материалом и водным раствора натрия альгината, и водный раствор хлорида алюминия использовался вместо водного раствора молочнокислого кальция. Водный раствор хлорида алюминия использовался таким образом, что в частице материала холодильной камеры Al содержался в количестве 0,01 ат. %.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that the relative density was set to 11% by changing the ratio between the powder raw material and the aqueous sodium alginate solution, and an aqueous aluminum chloride solution was used instead of the aqueous calcium lactate solution. The aqueous aluminum chloride solution was used such that Al was contained in the refrigeration chamber material particle in an amount of 0.01 at%.
Пример 44Example 44
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что относительная плотность была установлена равной 11 %, изменяя соотношение между порошковым сырьевым материалом и водным раствором натрия альгината и водный раствор хлорида алюминия использовался для добавки к водному раствору молочнокислого кальция. Водный раствор алюминия хлорида использовался таким образом, что Al содержался в количестве 0,01 ат. % в частице материала холодильной камеры.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that the relative density was set to 11% by changing the ratio between the powder raw material and the sodium alginate aqueous solution, and an aluminum chloride aqueous solution was used to add to the calcium lactate aqueous solution. The aluminum chloride aqueous solution was used such that Al was contained in an amount of 0.01 at% in the refrigeration chamber material particle.
Пример 45Example 45
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что относительная плотность была установлена равной 11 %, изменяя отношение между порошковым сырьевым материалом и водным раствором натрия альгината и водный раствор хлорида алюминия использовался для добавки к водному раствору молочнокислого кальция. Водный раствор хлорида алюминия добавлялся таким образом, что Al содержался в частице материала холодильной камеры в количестве 20 ат. %.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that the relative density was set to 11% by changing the ratio between the powder raw material and the sodium alginate aqueous solution, and an aluminum chloride aqueous solution was used to add to the calcium lactate aqueous solution. The aluminum chloride aqueous solution was added so that Al was contained in the refrigeration chamber material particle in an amount of 20 at%.
Пример 46Example 46
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что порошки Gd2O3 и Al2O3 использовались для порошковых сырьевых материалов и термическая обработка не выполнялась в атмосфере, содержащей сульфид водорода (H2S). Основным компонентом частицы материала холодильной камеры является GdAlO3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 1 except that Gd2O3 and Al2O3 powders were used for the powder raw materials and heat treatment was not performed in an atmosphere containing hydrogen sulfide ( H2S ). The main component of the refrigeration chamber material particle is GdAlO3 .
Пример 47Example 47
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 2, за исключением того, что порошки Gd2O3 и Al2O3 использовались для порошковых сырьевых материалов и термическая обработка не выполнялась в атмосфере, содержащей сульфид водорода H2S. Основным компонентом является GdAlO3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 2 except that Gd2O3 and Al2O3 powders were used for the powder raw materials and heat treatment was not performed in an atmosphere containing hydrogen sulfide H2S . The main component is GdAlO3 .
Пример 48Example 48
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры были изготовлены таким же способом, как в примере 21, за исключением того, что порошки Gd2O3 и Al2O3 использовались для порошковых сырьевых материалов и термическая обработка не выполнялась в атмосфере, содержащей сульфид водорода H2S. Основным компонентом является GdAlO3.A granular particle used for a refrigeration chamber material particle and a refrigeration chamber material particle were produced in the same manner as in Example 21 except that Gd2O3 and Al2O3 powders were used for the powder raw materials and heat treatment was not performed in an atmosphere containing hydrogen sulfide H2S . The main component is GdAlO3 .
Сравнительный пример 1Comparative example 1
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры в сравнительном примере 1, отличается от гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры в примере 21, тем, что относительная плотность составляет 9 %, что меньше, чем в примере 21. Когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в сравнительном примере 1, количество порошкового сырьевого материала было уменьшено по сравнению с количеством материала, когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в примере 21.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Comparative Example 1 is different from the granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Example 21 in that the relative density is 9%, which is smaller than that in Example 21. When the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was manufactured in Comparative Example 1, the amount of the powder raw material was reduced compared with the amount of the material when the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was manufactured in Example 21.
Сравнительный пример 2Comparative example 2
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры в сравнительном примере 2, отличается от гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры в примере 21, тем, что относительная плотность составляет 51 %, что больше, чем в примере 21. Когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в сравнительном примере 2, вес порошкового сырьевого материала был увеличен по сравнению с тем, когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в примере 21.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Comparative Example 2 is different from the granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Example 21 in that the relative density is 51%, which is larger than that in Example 21. When the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was manufactured in Comparative Example 2, the weight of the powder raw material was increased compared with when the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was manufactured in Example 21.
Сравнительный пример 3Comparative example 3
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры в сравнительном примере 3, отличается от гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры в примере 21, тем, что концентрация углерода составляет 0,0004 мас. %, что меньше, чем в примере 21. Когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в сравнительном примере 3, концентрация водного раствора натрия альгината была снижена по сравнению с тем, когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в примере 21.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Comparative Example 3 is different from the granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Example 21 in that the carbon concentration is 0.0004 mass%, which is smaller than that in Example 21. When the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was produced in Comparative Example 3, the concentration of the sodium alginate aqueous solution was reduced compared with when the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was produced in Example 21.
Сравнительный пример 4Comparative example 4
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры в сравнительном примере 4, отличается от гранулированной частиц, используемой для частицы материала холодильной камеры в примере 21, тем, что концентрация углерода составляет 51 мас. %, что больше, чем в примере 21. Когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в сравнительном примере 4, концентрация водного раствора натрия альгината была увеличена по сравнению с тем, когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, изготавливалась в примере 21.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Comparative Example 4 is different from the granular particle used for the refrigeration chamber material particle in Example 21 in that the carbon concentration is 51 mass %, which is larger than that in Example 21. When the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was produced in Comparative Example 4, the concentration of the sodium alginate aqueous solution was increased compared with that when the granular particle used for the refrigeration chamber material particle was produced in Example 21.
Сравнительный пример 5Comparative example 5
Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры в сравнительном примере 5 отличаются от частиц в примере 41, тем, что Al, содержащийся в частицах материала холодильной камеры, составляет 65 ат. %, что больше, чем в примере 41. Когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры изготавливались в сравнительном примере 5, вес порошкового Al2O3 был увеличен по сравнению с тем, когда гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, и частица материала холодильной камеры изготавливалась в примере 41.The granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle in Comparative Example 5 are different from those in Example 41 in that Al contained in the refrigeration chamber material particle is 65 at%, which is larger than that in Example 41. When the granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were manufactured in Comparative Example 5, the weight of the Al 2 O 3 powder was increased compared with that when the granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle were manufactured in Example 41.
Для гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, и частицы материала холодильной камеры, соответствующих каждому из примеров и сравнительных примеров, были измерена прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, а также относительная плотность и удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры. Результаты показаны в таблице 1, таблице 2 и таблице 3. В таблице 1 гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, упоминается как “гранулированная частица”, а частица материала холодильной камеры, изготовленные из гранулированных частиц, используемых для частиц материала холодильной камеры, упоминаются как “частица материала холодильной камеры”.For the granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the refrigeration chamber material particle corresponding to each of the examples and comparative examples, the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle and the relative density and specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle were measured. The results are shown in Table 1, Table 2 and Table 3. In Table 1, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is referred to as a “granular particle”, and the refrigeration chamber material particle made from the granular particles used for the refrigeration chamber material particle is referred to as a “refrigeration chamber material particle”.
В сравнительном примере 1, когда относительная плотность гранулированных частиц, используемых для частиц материала холодильной камеры, составляет меньше 10 %, гранулированная частица не может восстанавливаться в виде сферической частицы. Считается, что это происходит потому, что, когда относительная плотность составляет меньше 10 %, доля пустот, содержащихся в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, большая и, соответственно, прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры значительно снижена.In Comparative Example 1, when the relative density of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is less than 10%, the granular particle cannot be restored into a spherical particle. It is considered that this is because, when the relative density is less than 10%, the proportion of voids contained in the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is large, and accordingly, the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is significantly reduced.
В сравнительном примере 2, когда относительная плотность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, превышает 50 %, относительная плотность полученной частицы материала холодильной камеры снижается и удельная теплоемкость полученной частицы материала холодильной камеры также значительно снижается. Считается, что это происходит потому, что, когда относительная плотность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, превысила 50 %, органический компонент, содержащийся в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, удаляется недостаточно и, соответственно, спекаемость частицы материала холодильной камеры ухудшается.In comparative example 2, when the relative density of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle exceeds 50%, the relative density of the obtained refrigeration chamber material particle decreases and the specific heat capacity of the obtained refrigeration chamber material particle also decreases significantly. It is considered that this is because, when the relative density of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle exceeds 50%, the organic component contained in the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is insufficiently removed and, accordingly, the sinterability of the refrigeration chamber material particle deteriorates.
В соответствии с результатами сравнительного примера 3, когда концентрация углерода в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, меньше 0,001 мас. %, прочность гранулированной частицы, используемой для частицы материала холодильной камеры, снижается. Поэтому гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, легко разрушается при обращении с ней и их производственный выход значительно снижается.According to the results of Comparative Example 3, when the carbon concentration in the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is less than 0.001 mass%, the strength of the granular particle used for the refrigeration chamber material particle decreases. Therefore, the granular particle used for the refrigeration chamber material particle is easily destroyed when handled, and their production yield is significantly reduced.
В соответствии с результатом сравнительного примера 4, когда концентрация углерода в гранулированной частице, используемой для частицы материала холодильной камеры, превышает 50 мас. %, относительная плотность частицы материала холодильной камеры после спекания значительно снижается и удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры после спекания также значительно снижается. Это, как полагают, происходит потому, что органический компонент, содержащийся в гранулированной частице, был недостаточно удален, большое количество углерода осталось и, соответственно, спекаемость частиц материала холодильной камеры ухудшилась.According to the result of Comparative Example 4, when the carbon concentration in the granular particle used for the refrigeration chamber material particle exceeds 50 mass%, the relative density of the refrigeration chamber material particle after sintering significantly decreases, and the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle after sintering also significantly decreases. This is believed to be because the organic component contained in the granular particle has not been sufficiently removed, a large amount of carbon remains, and accordingly, the sinterability of the refrigeration chamber material particle deteriorates.
Из примеров 22-24 можно видеть, что относительная плотность частицы материала холодильной камеры повышается и удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры также повышается в случае, когда гранулированная частица не содержат элемент группы 1 или элемент группы 2 и имеет относительную плотность от 15 % или более до 50 % или менее по сравнению с тем случаем, когда гранулированная частица имеют относительную плотность от 10 % или более до 15 % или менее. Это, как полагают, происходит потому, что когда относительная плотность слишком низкая, количество точек контакта между порошковыми сырьевыми материалами уменьшается и спекаемость частицы материала холодильной камеры уменьшается.From Examples 22 to 24, it can be seen that the relative density of the refrigeration chamber material particle increases and the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle also increases in the case where the granular particle does not contain the Group 1 element or the Group 2 element and has a relative density of 15% or more to 50% or less, compared with the case where the granular particle has a relative density of 10% or more to 15% or less. This is believed to be because when the relative density is too low, the number of contact points between the powder raw materials decreases and the sinterability of the refrigeration chamber material particle decreases.
Как можно видеть из примеров 38 и 39, в случае, когда гранулированная частица содержит элемент группы 1 или элемент группы 2, относительная плотность частицы материала холодильной камеры повышается и удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры также повышается, даже когда гранулированная частица имеют относительную плотность от 10 % или более до 15 % или менее. Это, как полагают, происходит из-за эффекта стимулирования спекания элемента группы 1 и элемента группы 2.As can be seen from Examples 38 and 39, in the case where the granular particle contains a Group 1 element or a Group 2 element, the relative density of the refrigeration chamber material particle increases and the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle also increases, even when the granular particle has a relative density of 10% or more to 15% or less. This is believed to be due to the effect of promoting sintering of the Group 1 element and the Group 2 element.
В примерах 40-45 можно видеть, что, даже когда гранулированная частица обладают относительной плотностью от 10 % или более до 15 % или менее, если гранулированная частица содержат спекающую добавку, относительная плотность спеченных частиц повышается. Это, как полагают, происходит за счет эффекта стимулирования спекания, даваемого спекающей добавкой. В случае, когда гранулированная частица имеет относительную плотность меньше 10 %, то даже когда гранулированная частица содержат спекающую добавку, относительная плотность частицы материала холодильной камеры уменьшается и удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры также уменьшается.In Examples 40 to 45, it can be seen that even when the granular particle has a relative density of 10% or more to 15% or less, if the granular particle contains a sintering aid, the relative density of the sintered particles increases. This is believed to be due to the sintering promoting effect given by the sintering aid. In the case where the granular particle has a relative density of less than 10%, even when the granular particle contains a sintering aid, the relative density of the refrigeration chamber material particle decreases and the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle also decreases.
В соответствии с результатами сравнительного примера 5, можно заметить, что в случае, когда атомная концентрация элемента присадки, полученного из спекающей добавки, является настолько большой, что превышает 60 ат. %, удельная теплоемкость частицы материала холодильной камеры уменьшается.According to the results of Comparative Example 5, it can be seen that in the case where the atomic concentration of the additive element obtained from the sintering additive is so large that it exceeds 60 at.%, the specific heat capacity of the refrigeration chamber material particle decreases.
Согласно примерам 46-48, можно видеть, что без термической обработки в атмосфере сульфида водорода, даже когда основным компонентом частицы материала холодильной камеры является GdAlO3, если гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры, имеет относительную плотность от 10 % или более до 50 % или менее, присутствует тот же самый эффект, что и в случае, когда основным компонентом является оксисульфид гадолиния.According to Examples 46 to 48, it can be seen that without heat treatment in a hydrogen sulfide atmosphere, even when the main component of the refrigeration chamber material particle is GdAlO 3 , if the granular particle used for the refrigeration chamber material particle has a relative density of 10% or more to 50% or less, the same effect as in the case where the main component is gadolinium oxysulfide is present.
Приведенные выше примеры подтверждают результаты, демонстрируемые гранулированной частицей, используемой для частицы материала холодильной камеры, соответствующей первому варианту осуществления, и частицей материала холодильной камеры, соответствующей второму варианту осуществления.The above examples confirm the results shown by the granular particle used for the refrigeration chamber material particle according to the first embodiment and the refrigeration chamber material particle according to the second embodiment.
Хотя для примера диспенсера был описан воздушно-импульсный диспенсер или пьезодиспенсер, может также использоваться плунжерный диспенсер.Although an air-pulse dispenser or piezo dispenser has been described as an example of a dispenser, a plunger dispenser may also be used.
Хотя для примера распылительного сопла было описано распылительное сопло непрерывного типа, может использоваться распылительное сопло необходимого типа.Although a continuous type spray nozzle has been described as an example of a spray nozzle, a required type of spray nozzle may be used.
Хотя здесь были описаны некоторые варианты осуществления данного изобретения, эти варианты осуществления являются иллюстративными и не подразумевают ограничения объема изобретения. Эти новые варианты осуществления могут быть выполнены в различных других формах и различные исключения, замены и изменения могут быть сделаны, не отступая от сущности изобретения. Например, компонент одного из вариантов осуществления может быть заменен или изменен на компонент другого варианта осуществления. Эти варианты осуществления и их модификации попадают в пределы объема и сущности изобретения и попадают в пределы объема эквивалента изобретения, приведенного в формуле изобретения.Although some embodiments of the present invention have been described herein, these embodiments are illustrative and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments may be embodied in various other forms and various eliminations, substitutions and changes may be made without departing from the spirit of the invention. For example, a component of one embodiment may be replaced or changed by a component of another embodiment. These embodiments and their modifications fall within the scope and spirit of the invention and fall within the scope of the equivalent of the invention as set forth in the claims.
Перечень ссылочных позицийList of reference positions
100 Криогенный холодильник с холодильной камерой (холодильник); 100 Cryogenic refrigerator with refrigeration chamber (refrigerator);
101 Гранулированная частица, используемая для частицы материала холодильной камеры;101 Granular particle used for refrigerating chamber material particle;
115 Вторая холодильная камера (холодильная камера);115 Second refrigeration chamber (refrigeration chamber);
119 Второй материал холодильной камеры (частица материала холодильной камеры);119 Second refrigeration chamber material (particle of refrigeration chamber material);
500 Криогенный вакуумный насос;500 Cryogenic vacuum pump;
600 Сверхпроводящий магнит;600 Superconducting magnet;
700 Устройство визуализации ядерного магнитного резонанса;700 Nuclear Magnetic Resonance Imaging Device;
800 Устройство на основе ядерного магнитного резонанса;800 Nuclear magnetic resonance device;
900 Устройство вытягивания монокристаллов с приложением магнитного поля;900 Device for extracting single crystals using a magnetic field;
1000 Устройство реконденсации гелия.1000 Helium recondensation device.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021-139669 | 2021-08-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024104951A RU2024104951A (en) | 2024-04-17 |
| RU2834049C2 true RU2834049C2 (en) | 2025-02-03 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005160277A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Power device and refrigerating machine employing it, application apparatus |
| RU2293261C2 (en) * | 2002-01-18 | 2007-02-10 | Коносима Кемикал Ко., Лтд | Regenerative material and regenerator based on oxysulfide of rare-earth metal |
| WO2014057657A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-17 | 株式会社 東芝 | Rare earth storage medium particles, rare earth storage medium particle group, and cold head using same, superconducting magnet, inspection device, and cryopump |
| WO2016047419A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 株式会社東芝 | Rare-earth cold storage material particles, refrigerator using same, superconducting magnet, inspection device, and cryopump |
| WO2018117258A1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | 株式会社三徳 | Cooling storage material and method for producing same, cooling storage device, and refrigerating machine |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293261C2 (en) * | 2002-01-18 | 2007-02-10 | Коносима Кемикал Ко., Лтд | Regenerative material and regenerator based on oxysulfide of rare-earth metal |
| JP2005160277A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Power device and refrigerating machine employing it, application apparatus |
| WO2014057657A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-17 | 株式会社 東芝 | Rare earth storage medium particles, rare earth storage medium particle group, and cold head using same, superconducting magnet, inspection device, and cryopump |
| WO2016047419A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 株式会社東芝 | Rare-earth cold storage material particles, refrigerator using same, superconducting magnet, inspection device, and cryopump |
| WO2018117258A1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | 株式会社三徳 | Cooling storage material and method for producing same, cooling storage device, and refrigerating machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7432769B2 (en) | Cold storage materials, cold storage material particles, granulated particles, cold storage devices, refrigerators, cryopumps, superconducting magnets, nuclear magnetic resonance imaging devices, nuclear magnetic resonance devices, magnetic field application type single crystal pulling devices, and helium recondensation devices | |
| JP7766226B2 (en) | Regenerator material, regenerator particles, granulated particles, regenerator, refrigerator, cryopump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging device, nuclear magnetic resonance device, magnetic field application type single crystal pulling device, helium recondensation device, and dilution refrigerator | |
| JP7608624B2 (en) | Granulated particles for cold storage material particles, cold storage material particles, cold storage units, refrigerators, cryopumps, superconducting magnets, nuclear magnetic resonance imaging devices, nuclear magnetic resonance devices, magnetic field application type single crystal pulling devices, and helium recondensation devices | |
| JP7776219B2 (en) | Cool storage particles, cool storage units, refrigerators, cryopumps, superconducting magnets, nuclear magnetic resonance imaging devices, nuclear magnetic resonance devices, and magnetic field application type single crystal pulling devices | |
| RU2834049C2 (en) | Granular particle used for refrigerating chamber material particle, refrigerating chamber material particle, refrigerating chamber device, refrigerator, cryogenic vacuum pump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging apparatus, nuclear magnetic resonance apparatus, installation for drawing monocrystals with application of magnetic field and helium recondensation device | |
| CN116710715A (en) | Cold storage materials, cold storage material particles, granulated particles, regenerators, refrigerators, cryopumps, superconducting magnets, nuclear magnetic resonance imaging devices, nuclear magnetic resonance devices, magnetic field-applied single crystal pulling devices, and helium recondensation devices | |
| RU2836641C2 (en) | Cold-preserving material, particle of cold-preserving material, granulated particle, cold storage device, refrigerator, cryogenic pump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging device, nuclear magnetic resonance device, device for growing monocrystal by drawing using magnetic field, helium recondensation plant and dissolving refrigerator | |
| RU2818411C1 (en) | Cold preservation material, cold preservation material particle, granular particle, cold preservation device, refrigerator, cryopump, superconducting magnet, apparatus for imaging nuclear magnetic resonance, apparatus for nuclear magnetic resonance, apparatus for drawing monocrystal with application of magnetic field and device for re-condensation of helium | |
| US20260004958A1 (en) | Cold storage material, cold storage material particle, granulated particle, cold storage device, refrigerator, cryopump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging apparatus, nuclear magnetic resonance apparatus, magnetic field application type single crystal pulling apparatus, helium re-condensing device, and dilution refrigerator | |
| US20260002065A1 (en) | Granulated particle for cold storage material particle, granulated particle group for cold storage material particles, cold storage material particle, cold storage material particle group, cold storage device, refrigerator, cryopump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging apparatus, nuclear magnetic resonance apparatus, magnetic field application type single crystal pulling apparatus, helium re-condensing device, and dilution refrigerator | |
| RU2815751C1 (en) | Cold preservation material particle, cold preservation device, refrigerator, cryogenic pump, superconducting magnet, nuclear magnetic resonance imaging device, nuclear magnetic resonance device, device for growing monocrystal by drawing method with application of magnetic field, and method of producing particles of material for maintaining cold | |
| JP2025042205A (en) | Granulated particles for cold storage material particles, cold storage material particles, cold storage units, refrigerators, cryopumps, superconducting magnets, nuclear magnetic resonance imaging devices, nuclear magnetic resonance devices, magnetic field application type single crystal pulling devices, and helium recondensation devices | |
| JP2026015425A (en) | Regenerative cryogenic refrigerator, method for manufacturing regenerative cryogenic refrigerator, and cryopump |