圧力で磁性材料の吸熱・放熱の制御に成功
―ノンフロンで省エネの冷凍技術へ新展開
:産業技術総合研究所/東北大学/名古屋大学(2014年10月27日発表)

 (独)産業技術総合研究所は10月27日、東北大学、名古屋大学と共同で、圧力により磁性材料に室温で吸熱・放熱を起こさせることに成功したと発表した。産総研は、「フロン類が不要な冷凍技術の開発に新展開」としている。

 

■常磁性体と反強磁性体の新サイクル見出す

 

 磁石などの磁性材料を利用して冷凍を行う磁気冷凍技術は、オゾン層破壊などにつながるフロンを使わないノンフロンの省エネルギー冷凍技術として期待されているが、圧力で磁性材料の吸熱・放熱を制御する磁気冷凍方式の開発はこれが初めて。

 フロンなどを冷媒(熱媒体)として使う冷凍技術は、室内(庫内)の熱を冷媒に吸熱させて除去し、気体になった冷媒を室外(庫外)でコンプレッサーにより圧縮して放熱させ液体に戻す、というサイクルを使う。

 それに対し、これまでに提案されている磁気冷凍は、磁性材料の磁性を磁場で制御し、磁場除去で吸熱を起こさせ磁性体を常磁性体に変え、再び磁場を印加することで放熱を行って常磁性体を元の磁性体に戻すというサイクルを使っている。しかし、それだと磁気の乱れの変化による吸熱・放熱を利用するので、N極・S極を持つ強磁性体に磁場をかける方式に限られてしまう。

 今回の成果は、反強磁性体に圧力をかけて吸熱を起こすとともに常磁性体に変え、圧力を下げることで放熱させて常磁性体を元の反強磁性体に戻すというサイクルを見つけたもの。

 反強磁性体は、磁性材料の一種で、結晶内の隣り合ったN極とS極が互いに打ち消し合い強い磁性を示さない物質のこと。その反強磁性体の「窒化マンガン・ガリウム金属間化合物」に小型の油圧機器でも発生可能な1000気圧程度の圧力を室温でかけたところ、反強磁性体が常磁性体に変化し、試料1kg当たり6キロジュールの大きな吸熱が確認されたという。

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