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特許7245474磁気冷凍用途に有用な磁気熱量合金

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-15

(45)【発行日】2023-03-24

(54)【発明の名称】磁気冷凍用途に有用な磁気熱量合金

(51)【国際特許分類】

C22C 28/00 20060101AFI20230316BHJP

F25B 21/00 20060101ALI20230316BHJP

【ＦＩ】

C22C28/00 A

F25B21/00 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020544433

(86)(22)【出願日】2019-02-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-06-17

(86)【国際出願番号】 US2019018818

(87)【国際公開番号】W WO2019164982

(87)【国際公開日】2019-08-29

【審査請求日】2021-04-28

(31)【優先権主張番号】62/634,078

(32)【優先日】2018-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/693,719

(32)【優先日】2018-07-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】515002241

【氏名又は名称】ジェネラルエンジニアリングアンドリサーチ，エル．エル．シー．

(73)【特許権者】

【識別番号】506115514

【氏名又は名称】ザリージェンツオブザユニバーシティオブカリフォルニア

【氏名又は名称原語表記】ＴｈｅＲｅｇｅｎｔｓｏｆｔｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣａｌｉｆｏｒｎｉａ

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100110663

【弁理士】

【氏名又は名称】杉山共永

(72)【発明者】

【氏名】インフェルト，ロビン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ウンジョン

(72)【発明者】

【氏名】ジン，ソンホ

(72)【発明者】

【氏名】チェン，レンクン

(72)【発明者】

【氏名】シュ，シア

【審査官】川村裕二

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３５２７４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６６０１３９９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２８２８１２９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００２－３５６７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１０３６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ２８／００

Ｆ２５Ｂ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ａ_ＸＢ_１－ｘ）Ｓｉ_{１－ｙ－ｚ}（Ｄ_ｙＥ_ｚ）
（式中、
ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、
Ｄは、ＣｒまたはＭｎからなる群から選択され、
Ｅは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群から選択され、
ｘは、０～１．０の範囲であり、
ｙは、０．０５～０．３の範囲であり、
ｚは、０～０．２５の範囲であり、０．０５≦ｙ＋ｚ≦０．３である）
を含む磁気熱量材料。

【請求項2】

ｙ＋ｚ＝０．２である、請求項１に記載の磁気熱量材料。

【請求項3】

（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２
（式中、
ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、
ｘは、０～１．０の範囲である）
を含む、請求項２に記載の磁気熱量材料。

【請求項4】

Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２である、請求項３に記載の磁気熱量材料。

【請求項5】

（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２
（式中、
ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、
ｘは、０～１．０の範囲である）
を含む、請求項２に記載の磁気熱量材料。

【請求項6】

Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２である、請求項５に記載の磁気熱量材料。

【請求項7】

（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１
（式中、
ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、
ｘは、０～１．０の範囲である）
を含む、請求項２に記載の磁気熱量材料。

【請求項8】

Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１である、請求項７に記載の磁気熱量材料。

【請求項9】

（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５
（式中、
ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、
ｘは、０～１．０の範囲である）
を含む、請求項２に記載の磁気熱量材料。

【請求項10】

Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５である、請求項９に記載の磁気熱量材料。

【請求項11】

（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５
（式中、
ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、
ｘは、０～１．０の範囲である）
を含む、請求項２に記載の磁気熱量材料。

【請求項12】

Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５である、請求項１１に記載の磁気熱量材料。

【請求項13】

（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｅ_０．１
（式中、
ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、
Ｅは、ＮｉおよびＣｏからなる群から選択され、
ｘは、０～１．０の範囲である）
を含む、請求項２に記載の磁気熱量材料。

【請求項14】

Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１である、請求項１３に記載の磁気熱量材料。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれかに記載の磁気熱量材料を含む、磁気冷凍機。

【請求項16】

ヒートポンプを製造する方法であって、前記ヒートポンプの少なくとも一部を、請求項１から１４のいずれかに記載の磁気熱量材料から製作することを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年２月２２日に出願された、発明の名称が「ＭａｇｎｅｔｏｃａｌｏｒｉｃＡｌｌｏｙｓＵｓｅｆｕｌｆｏｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」の米国仮特許出願第６２／６３４，０７８号明細書、および２０１８年７月３日に出願された、発明の名称が「ＭａｇｎｅｔｏｃａｌｏｒｉｃＡｌｌｏｙｓＵｓｅｆｕｌｆｏｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」の米国仮特許出願第６２／６９３，７１９号明細書に対する優先権を主張し、それらの内容は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

政府のライセンス権
本発明は、アメリカ合衆国エネルギー省によって付与されたＤＥ－ＳＣ００１５９３２の下で政府支援によりなされたものである。政府は、本発明においてある一定の権利を有する。

【0003】

本開示は一般に、磁気冷凍用途に有用な合金を含む磁気熱量材料に関する。一部の実施形態において、開示される合金は、二次磁気相転移のみを示し、熱的および構造的ヒステリシス損が限られている。これにより、開示される合金は、磁気冷凍用途における使用に対する魅力的な候補となる。さらに、開示される組成物の実施形態は、従来技術の材料よりもコストが低く、また性能が高い。

【背景技術】

【0004】

磁気冷凍は、磁場への曝露後の磁気材料の温度変化である磁気熱量効果（ＭＣＥ）を利用する。磁気熱量効果のより詳細な説明は、Plaza and Campoy, J. of Magnetism and Magnetic Mat., 321, 446 (2009)に記載されている。低コストの磁気冷凍機を開発する重要な課題は、ＭＣＥ材料のコストおよび入手の可能性であり、ＭＣＥ材料は通常、希土類であり、非常に高価である。磁気熱量効果（ＭＣＥ）は、様々な用途に首尾よく利用されている磁性固体の固有特性である。磁場の印加または除去に対するＭＣＥ材料の熱的応答は通常、材料がその磁気的秩序化温度付近である場合に最大化される。したがって、磁気冷凍デバイスのために考慮される材料は、目的の温度領域付近の磁気相転移温度、すなわち、水素液化に関してはおよそ２０°Ｋ、窒素液化に関してはおよそ８０°Ｋ等を示さなくてはならない。B.G. Shen, J.R. Sun, F.X. Hu, H.W. Zhang, and Z.H. Cheng, Adv. Mater., 21, 4545 (2009)によれば、最も一般的なＭＣＥ材料の幾つかとして、ＲＮｉ_２（Ｒ＝Ｇｄ、ＤｙおよびＨｏ）およびＲＡｌ_２（Ｒ＝Ｅｒ、Ｈｏ、ＤｙおよびＤｙ_０．５Ｈｏ_０．５、Ｄｙ_ｘＥｒ_１－ｘおよびＧｄＰｄ）が挙げられ、それらは全て、希土類であり、高価である。Kamiya et al., Cryocoolers, 14, 637 (2007)は、カルノー効率９０％に近い効率を有する小規模の水素液化磁気冷凍機を首尾よく実証したが、１４．６Ｗの最大冷却力を達成するには、希土類ＭＣＥ材料であるジスプロシウム（純度９９％に関しては、原体価およそ３５０ドル／ｋｇ）ガドリニウム（純度９９．９％に関しては、原体価およそ５５ドル／ｋｇ）アルミニウムガーネット２８０ｇが必要とされた。これらの出発材料は、所望のＭＣＥ特性を得るのに相当な加工処理をさらに受けなくてはならず、それが材料コストを１０倍～１００倍増加させ得る。明らかに、伝統的な希土類ベースのＭＣＥ材料を使用した４００Ｗを上回る冷却力が可能な磁気冷凍システムの資本コストは、その経済的実現可能性をはるかに超えている。

【0005】

磁気冷凍技術の開発を阻害する主な障害の１つは、幾つかの団体によって開発中である能動的磁気再生器（active magnetic regenerator）（ＡＭＲ）等の磁気冷凍環境において、長期にわたって実際に機能する市販の低コスト磁気熱量材料が存在しないことである。磁気熱量特性を有する新たな材料を発見する広範な研究が存在している一方で、これらの材料組成物の大多数が、ＡＭＲ技術に適合するには相当な操作を必要する。Shen, J.R Sun, F.X. Hu, H.W. Zhang, and Z.H. Cheng, Adv. Mater., 21, 4545, 2009およびV. Provenzano, A.J. Shapiro, and R.D. Shull, Nature, 429, 853, 2004に記載されるように、ＧｄＳｉＧｅまたはＬａＦｅＳｉベースの合金等の材料は、それらの巨大な磁気熱量効果に起因して、興味が持たれているが、この効果は、相当な磁気的および熱的ヒステリシスを有し、また構造変化も示す一次相転移に起因する。高い効率のＡＭＲに必要とされる高頻度の磁化および消磁中に、ＭＣＥの規模が劇的に低減されるように、ヒステリシスは、ＭＣＥの可逆性を低減させる。熱的および磁気的ヒステリシスを抑制する方法は可能であるが、さらなる材料および加工処理を必要とし、またＭＣＥを抑制するように働く。さらに、構造的変化は通常、材料の体積膨張および収縮として現れ、ＭＣＥ応答を素早く低減させて、熱伝導率を下げる磁化および消磁サイクル中にクラッキングを引き起こし、これらの材料をＡＭＲと不適合にしている。一次転移を有するＭＣＥ材料の機械的安定性を改善する方法が用いられ得る一方で、またこれにより、コストを上げる相当なさらなる材料および加工処理が必要となる。さらに、多くのＭＣＥ材料の拡大可能な製造は、これまでに実証されていない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_{１－ｙ－ｚ}（Ｄ_ｙＥ_ｚ）（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、Ｄは、ＣｒまたはＭｎからなる群から選択され、Ｅは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＺｎからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲であり、ｙは、約０．０５～約０．３の範囲であり、ｚは、約０～約０．３の範囲であり、０．０５≦ｙ＋ｚ≦０．３である）を含み得る。

【0007】

磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．１である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．２である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．３である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．１およびｚ＝０である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．２およびｚ＝０である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．３およびｚ＝０である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．０５およびｚ＝０．１である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．０５およびｚ＝０．２である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．０５およびｚ＝０．１５である。

【0008】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲である）を含む。一部の実施形態において、材料は、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２である。

【0009】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲である）を含む。一部の実施形態において、材料は、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２である。

【0010】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲である）を含む。一部の実施形態において、材料は、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１である。

【0011】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲である）を含む。一部の実施形態において、材料は、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．０５Ｃｒ_０．１５である。

【0012】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲である）を含む。一部の実施形態において、材料は、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５である。

【0013】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｅ_０．１（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、Ｅは、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＺｎからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲である）を含む。一部の実施形態において、材料は、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｆｅ_０．１、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ａｌ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ａｌ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ａｌｅ_０．１、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｎｉ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉｅ_０．１、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１
Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｕ_０．１、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．１Ｎｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．２Ｎｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．３Ｎｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．４Ｎｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．６Ｎｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．７Ｎｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．８Ｎｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｇｄ_０．９Ｎｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．１Ｇｄ_０．９Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．３Ｇｄ_０．７Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．４Ｇｄ_０．６Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．６Ｇｄ_０．４Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．７Ｇｄ_０．３Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．８Ｇｄ_０．２Ｓｉ_０．８Ｃｅ_０．１Ｚｎ_０．１、Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｚｎ_０．１である。

【0014】

一部の実施形態において、磁気熱量材料は、ＣｅＳｉ_ｙＡｌ_１－ｙ（式中、ｙは、０より大きく、１未満である）を含み得る。一部の実施形態において、材料は、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．９Ａｌ_０．１、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．８Ａｌ_０．８、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．７Ａｌ_０．３、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．６Ａｌ_０．４、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．５Ａｌ_０．５、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．４Ａｌ_０．６、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．３Ａｌ_０．７、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．２Ａｌ_０．８、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．１Ａｌ_０．９、またはそれらの任意の組合せである。

【0015】

別の実施形態は、磁気熱量材料を含む磁気冷凍機である。一部の実施形態において、磁気冷凍機は、磁気熱量材料を含み、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_{１－ｙ－ｚ}（Ｄ_ｙＥ_ｚ）（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、Ｄは、ＣｒまたはＭｎからなる群から選択され、Ｅは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＺｎからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲であり、ｙは、約０．０５～約０．３の範囲であり、ｚは、約０～約０．３の範囲であり、０．０５≦ｙ＋ｚ≦０．３である）を含む。一部の実施形態において、磁気冷凍機は、磁気熱量材料を含み、磁気熱量材料は、ＣｅＳｉ_ｙＡｌ_１－ｙ（式中、ｙは、０より大きく、１未満である）を含む。

【0016】

別の実施形態は、ヒートポンプを製造する方法であって、ヒートポンプの少なくとも一部を、磁気熱量材料から製作することを含む、方法である。一部の実施形態において、ヒートポンプを製造する方法は、ヒートポンプの少なくとも一部を、磁気熱量材料から製作することを含み、磁気熱量材料は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_{１－ｙ－ｚ}（Ｄ_ｙＥ_ｚ）（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、Ｄは、ＣｒまたはＭｎからなる群から選択され、Ｅは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＺｎからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲であり、ｙは、約０．０５～約０．３の範囲であり、ｚは、約０～約０．３の範囲であり、０．０５≦ｙ＋ｚ≦０．３である）を含む。一部の実施形態において、ヒートポンプを製造する方法は、ヒートポンプの少なくとも一部を、磁気熱量材料から製作することを含み、磁気熱量材料は、ＣｅＳｉ_ｙＡｌ_１－ｙ（式中、ｙは、０より大きく、１未満である）を含む。

【0017】

一部の実施形態は、磁気冷凍用途に有用な合金を含む磁気熱量材料に関する。一部の実施形態において、開示される合金は、かなり安価なセリウム、ネオジム、および／またはガドリニウムをベースとする組成物であり得、場合によっては、それらのキュリー温度付近で二次磁気相転移のみを示し、したがって、熱的および構造的ヒステリシス損が限られている。これにより、これらの組成物は、磁気冷凍用途における使用に対する魅力的な候補となる。驚くべきことに、開示される材料の性能は、公知の高価な希土類ベースの磁気熱量材料の多くに類似しているか、またはそれらよりもすぐ優れている。

【0018】

本発明の態様および関連技術を上回って達成される利点を要約するために、本発明のある特定の目的および利点を、本開示において記載する。当然のことながら、かかる全ての目的または利点が、必ずしも本発明の任意の特定の実施形態に従って達成され得るとは限らないことは理解されよう。したがって、例えば、本発明は、本明細書中に教示または示唆され得る他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書中に教示する１つの利点もしくは一群の利点を達成または最適化する方法で、具体化または実行できることは、当業者に認識されよう。

【0019】

本発明のさらなる態様、特徴および利点は、下記の実施形態の詳細な説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図2】開示される合金の幾つかに関する磁化対温度を示すグラフである。

【図3】Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関する磁化対温度を示すグラフである。

【図4】開示される合金の幾つかに関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図5】開示される合金の幾つかに関する磁化対温度を示すグラフである。

【図6】Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図7】開示される合金の幾つかに関する磁化対温度を示すグラフである。

【図8】Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図9】開示される合金の幾つかに関する磁化対温度を示すグラフである。

【図10】Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図11】開示される合金の幾つかに関する磁化対温度を示すグラフである。

【図12】Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図13】Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．９Ａｌ_０．１合金に関する磁化対温度を示すグラフである。

【図14】種々のアニール処理を用いた幾つかの磁気熱量合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図15】２時間の１４００℃のアニールを用いたＧｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図16】１３００℃で６時間のアニールを用いたＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図17】１３００℃で６時間のアニールを用いたＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図18】１２００℃で１２時間のアニールを用いたＧｄ_０．５Ｃｅ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図19】１２００℃で１２時間のアニールを用いたＮｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【図20】１１００℃で４週間のアニールを用いたＧｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関するエントロピーの変化対温度を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

磁気熱量効果（ＭＣＥ）は、適切な材料の温度変化が、その材料を、変化中の磁場に曝露させることによって引き起こされる現象である。磁気熱量効果は、以下の方程式：

【0022】

【数1】

（式中、Ｔは温度であり、Ｈは、印加された磁場であり、Ｃは、作動中の磁石（冷媒）の熱容量であり、Ｍは、冷媒の磁化である）
で数量化することができる。材料の温度変化は、材料のエントロピーの変化によって引き起こされる。

【0023】

本明細書中で使用する場合、用語「磁気熱量効果」は、材料の温度変化が、その材料を、変化中の磁場に曝露させることによって引き起こされる任意の現象を含む。

【0024】

たいていの磁気熱量材料によって示される磁気熱量効果は、下記の通りである：磁場が磁気熱量材料付近に移動されるかまたは磁気熱量材料と接触している場合には、磁気熱量材料の温度は上昇し、磁場が磁気熱量材料から離れて移動される場合には、磁気熱量材料の温度は低下する。磁場の印加および除去による磁気熱量効果を受ける材料として、ガドリニウムベースの合金が挙げられるが、これに限定されない。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、磁気熱量効果を示し、磁場が磁気熱量材料付近に移動されるかまたは磁気熱量材料と接触している場合には磁気熱量材料の温度が上昇し、磁場が磁気熱量材料から離れて移動される場合には磁気熱量材料の温度が低下する。

【0025】

しかしながら、幾つかの磁気熱量材料は、逆の磁気熱量効果を示し、磁場が磁気熱量材料付近に移動されるかまたは磁気熱量材料と接触している場合には、磁気熱量材料の温度が低下し、磁場が磁気熱量材料から離れて移動される場合には、磁気熱量材料の温度が上昇する。磁場の印加および除去による逆の磁気熱量効果を受ける材料として、ホイスラー合金が挙げられるが、これに限定されず、またＮｉＭｎベースの合金が挙げられるが、これに限定されない。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、逆の磁気熱量効果を示し、磁場が磁気熱量材料付近に移動されるかまたは磁気熱量材料と接触している場合には、磁気熱量材料の温度が低下し、磁場が磁気熱量材料から離れて移動される場合には、磁気熱量材料の温度が上昇する。

【0026】

本開示は、二次磁気相転移を有する磁気熱量合金に関する。一部の実施形態は、（Ａ_ｘＢ_１－ｘ）Ｓｉ_{１－ｙ－ｚ}（Ｍｎ_ｙＣｒ_ｚ）（式中、ＡおよびＢは、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＧｄからなる群から選択され、Ｄは、ＣｒまたはＭｎからなる群から選択され、Ｅは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＺｎからなる群から選択され、ｘは、約０～約１．０の範囲であり、ｙは、約０．０５～約０．３の範囲であり、ｚは、約０～約０．３の範囲であり、０．０５≦ｙ＋ｚ≦０．３である）を含む磁気熱量材料を提供し得る。

【0027】

驚くべきことに、Ｓｉを、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＺｎ等の種々の元素と置き換えることにより、磁気熱量特性（ΔＳおよび／またはキュリー温度）が変更され、また室温における空気中での耐酸化性を改善されることを発見した。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．１。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．２。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．３。一部の実施形態において、最適な性能は、ｙ＋ｚ＝０．２である場合に達成される。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．２。一部の実施形態において、極めて少量のケイ素を、クロムと置き換えることにより、材料の耐酸化性が著しく改善される。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．１。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．２。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＋ｚ＝０．３。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．１およびｚ＝０。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．２およびｚ＝０。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．３およびｚ＝０。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．０５およびｚ＝０．１である。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．０５およびｚ＝０．０５。磁気熱量材料の一部の実施形態において、ｙ＝０．０５およびｚ＝０．１５。

【0028】

【0029】

【0030】

【0031】

【0032】

【0033】

【0034】

【0035】

【0036】

【0037】

磁気熱量材料の応答温度（キュリー温度または転移温度）は、材料の組成の小さな変化で調節され得る。一部の実施形態において、磁気熱量材料の応答温度は、材料の組成を変化させることによって調節される。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、約１°Ｋ～約３５０°Ｋの範囲の任意の温度で、磁気熱量効果を示す。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、約１０°Ｋ～約５０°Ｋの範囲の任意の温度で、磁気熱量効果を示す。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、約５０°Ｋ～約１０００°Ｋの範囲の任意の温度で、磁気熱量効果を示す。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、約１００°Ｋ～約３５０°Ｋの範囲の任意の温度で、磁気熱量効果を示す。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、約５０°Ｋ～約２００°Ｋの範囲の任意の温度で、磁気熱量効果を示す。一部の実施形態において、磁気熱量ナノ材料は、約１０°Ｋ～約８０°Ｋの範囲の任意の温度で、磁気熱量効果を示す。

【0038】

磁気熱量材料は、アーク溶解、誘導溶解、または任意の他のタイプの金属溶解プロセス等の様々な方法を使用して合成することができる。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、アーク溶融炉を使用して合成される。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、誘導溶融炉を使用して合成される。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、回転ディスク式噴霧炉（rotating disk atomization furnace）を使用して合成される。一部の実施形態において、磁気熱量材料は、レビテーション溶融炉を使用して合成される。

【0039】

磁気熱量合金の合成後、アニールプロセスを使用して、材料を均質化し得る。場合によっては、アニールは、磁気熱量特性（ΔＳまたはキュリー温度）を改善し、および／または磁気熱量特性（ΔＳまたはキュリー温度）をシフトさせる。アニールは、輻射炉、誘導炉、チューブ炉等を含む様々な炉のタイプで実施され得る。最適なアニール温度および時間は、磁気熱量材料組成に応じて多様であり得る。一部の実施形態において、アニール温度は、約７００℃～約２０００℃の間である。一部の実施形態において、アニール温度は、約３０分～約６週間の間である。

【0040】

本発明の態様および関連技術を上回って達成される利点を要約するために、本発明のある特定の目的および利点が、本開示において記載されている。当然のことながら、かかる全ての目的または利点が、必ずしも本発明の任意の特定の実施形態に従って達成され得るとは限らないことは理解されよう。したがって、例えば、本発明は、本明細書中に教示または示唆され得るような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書中に教示するような１つの利点もしくは一群の利点を達成または最適化する方法で、具体化または実行できることは、当業者に認識されよう。

【0041】

本発明のさらなる態様、特徴および利点は、下記の詳細な例示的実施形態から明らかになる。

【実施例】

【0042】

実施形態を、本発明を限定すること意図しない好ましい実施形態に関して説明する。さらに、条件および／または構造が特定されていない本開示において、当業者は、本明細書中の教示を鑑みて、日常実験のために、かかる条件および／または構造を容易に提供することができる。

【0043】

本開示の目的は、磁気冷凍用途に有用な磁気熱量材料を提供することである。

【0044】

[実施例１]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。１２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関して、図１は、ΔＳ対温度のプロットを示し、図２は、磁化対温度のプロットを示す。

【0045】

[実施例２]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。２２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関して、図２は、磁化対温度のプロットを示す。

【0046】

[実施例３]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。１２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関して、図２は、磁化対温度のプロットを示す。

【0047】

[実施例４]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。７°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＣｅ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関して、図３は、磁化対温度のプロットを示す。

【0048】

[実施例５]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．９Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。２３５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．９Ｃｒ_０．２合金に関して、図４は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0049】

[実施例６]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．７Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。２３５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．７Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．２合金に関して、図４は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0050】

[実施例７]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．７Ｍｎ_０．２Ｃｒ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。２３５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．７Ｍｎ_０．２Ｃｒ_０．１合金に関して、図４は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0051】

[実施例８]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。２３５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_０．５Ｇｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１合金に関して、図４は、ΔＳ対温度のプロットを示す。このデータは、最適なドーピング濃度ｙ＋ｚ＝２（式中、ｙおよびＺの両方は、０より大きい）を示す。

【0052】

[実施例９]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。２９３°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_０．２Ｇｄ_０．８Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関して、図４は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0053】

[実施例１０]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｃｒ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。７５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｃｒ_０．１合金に関して、図５は、磁化対温度のプロットを示す。

【0054】

[実施例１１]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。７５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関して、図６は、ΔＳ対温度のプロットを示し、図５は、磁化対温度を示す。

【0055】

[実施例１２]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。７５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関して、図７は、磁化対温度のプロットを示す。

【0056】

[実施例１３]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。７５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＮｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２合金に関して、図８は、ΔＳ対温度のプロットを示し、図７は、磁化対温度を示す。

【0057】

[実施例１４]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．９５Ｍｎ_０．０５インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。３２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．９５Ｍｎ_０．０５合金に関して、図９は、磁化対温度のプロットを示す。
す。

【0058】

[実施例１５]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。３２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｍｎ_０．１合金に関して、図９は、磁化対温度のプロットを示す。
す。

【0059】

[実施例１６]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。３２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２合金に関して、図１０は、ΔＳ対温度のプロットを示し、図９は、磁化対温度を示す。

【0060】

[実施例１７]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．７Ｍｎ_０．３インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。３２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．７Ｍｎ_０．３合金に関して、図９は、磁化対温度のプロットを示す。

【0061】

[実施例１８]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｃｒ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。３２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．９Ｃｒ_０．１合金に関して、図１１は、磁化対温度のプロットを示す。

【0062】

[実施例１９]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。３２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関して、図１２は、ΔＳ対温度のプロットを示し、図１１は、磁化対温度のプロットを示す。

【0063】

[実施例２０]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．７Ｃｒ_０．３インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。３２５°Ｋ付近で起きる二次相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．７Ｃｒ_０．３合金に関して、図１１は、磁化対温度のプロットを示す。

【0064】

[実施例２１]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｃｅ_１．０Ｓｉ_０．９Ａｌ_０．１インゴットを調製した。インゴットは、鋳放しで測定した。７°Ｋ付近で起きる二次相転移を有するＣｅ_１．０Ｓｉ_０．９Ａｌ_０．１合金に関して、図１３は、磁化対温度のプロットを示す。

【0065】

[実施例２２]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１３００℃にて１時間、アニールした。１６０°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１合金に関して、図１４は、３Ｔフィールド下でのΔＳ対温度のプロットを示す。

【0066】

[実施例２３]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１３００℃にて６時間、アニールした。１６０°Ｋおよび２４０°Ｋ付近で起きる二重相転移を伴うＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１Ｃｒ_０．１合金に関して、図１４は、３Ｔフィールド下でのΔＳ対温度のプロットを示す。

【0067】

[実施例２４]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１３００℃にて６時間、アニールした。２３０°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．１５Ｃｒ_０．０５合金に関して、図１４は、３Ｔフィールド下でのΔＳ対温度のプロットを示す。

【0068】

[実施例２５]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１３００℃にて６時間、アニールした。２４５°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｍｎ_０．２合金に関して、図１４は、３Ｔフィールド下でのΔＳ対温度のプロットを示す。

【0069】

[実施例２６]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１４００℃にて２時間、アニールした。３３０°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関して、図１５は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0070】

[実施例２６]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１３００℃にて６時間、アニールした。１６０°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１合金に関して、図１６は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0071】

[実施例２７]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１３００℃にて６時間、アニールした。１６０°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_０．５Ｎｄ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｎｉ_０．１合金に関して、図１７は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0072】

[実施例２８]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_０．５Ｃｅ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１２００℃にて１２時間、アニールした。１２５°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_０．５Ｃｅ_０．５Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関して、図１８は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0073】

[実施例２９]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｎｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１インゴットを調製した。インゴットを、誘導炉中で、流動アルゴン下で１２００℃にて１２時間、アニールした。７０°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＮｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．１Ｃｏ_０．１合金に関して、図１９は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0074】

[実施例３０]
アルゴン雰囲気中でのアーク溶解によって、Ｇｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２インゴットを調製した。インゴットを、アルゴン下で石英管中に密封して、放射炉中で、１１００℃にて４週間、アニールした。３４０°Ｋ付近で起きる相転移を伴うＧｄ_１．０Ｓｉ_０．８Ｃｒ_０．２合金に関して、図２０は、ΔＳ対温度のプロットを示す。

【0075】

[実施例３１]
開示される磁気熱量材料を含む例となる磁気冷凍機は、下記工程１）磁気熱量材料を、薄板またはミリメートルサイズの球へ調製する工程、２）磁気熱量材料を、磁場に配置させる工程であって、磁場の印加により材料を熱くさせる、工程、３）伝熱流体を使用して、熱を磁気熱量材料から除去する工程、４）次に、磁場を除去して、磁気熱量材料を冷却させる工程、５）続いて、冷えた磁気熱量材料を、所望の冷凍環境に曝露させる工程であって、冷凍環境からの熱が、磁気材料に移される、工程、６）続いて、工程１～工程５を繰り返して、冷凍環境内で所望の低温を維持する冷凍サイクルを創り出す工程によって作製される。

【0076】

[実施例３２]
開示される磁気熱量材料を含む例となる磁気冷凍機を、伝熱流体を工程５で使用して冷えた磁気熱量材料を所望の冷凍環境に曝露しかつ冷凍環境からの熱を伝熱流体に移す以外は実施例１３と同様にして、下記の類似した工程によって作製する。

【0077】

[実施例３３]
ヒートポンプの少なくとも一部を磁気熱量材料から製作することを含む例となるヒートポンプを、開示される本発明の少なくとも１つの磁気熱量材料、少なくとも１つの永久磁石、および少なくとも１つの機械的移動システムを組み込むことによって作製する。ここで、少なくとも１つの振動周期が機械的移動システムによって実施されると、永久磁石によって発生する磁場により、磁気熱量材料の磁気熱量効果が可能となり、磁気熱量材料が、磁場へまたは磁場から移動されると、磁気熱量材料の温度の変化が起こり、機械的移動システムは、永久磁石、磁気熱量材料、磁石遮蔽材料、またはそれらの任意の組合せを物理的に移動させることによって、少なくとも１つの振動周期を実施し、少なくとも１つの振動周期は、既定の磁場増加速度で、磁場を磁気熱量材料に曝露させることと、磁場を、磁気熱量材料付近に、または磁気熱量材料に接触して、指定の接触保持時間、保持することと、磁場を磁気熱量材料から、既定の減少速度で除去することと、磁場を指定の除去保持時間、磁気熱量材料から離れて保持することとを含み、少なくとも１つの振動周期は、ヒートポンプデバイスの片側での冷却を提供するように最適化される。

【0078】

【図1】