JP2758786B2 - 超電導マグネット - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/04—Cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/11—Reducing heat transfers
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、極低温冷凍機を備え
た超電導マグネットに関し、特に冷却性能を向上できる
とともに小型化を図ることができる超電導マグネットの
構造に関するものである。
た超電導マグネットに関し、特に冷却性能を向上できる
とともに小型化を図ることができる超電導マグネットの
構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図19は従来の超電導マグネットの一例
を示す断面図であり、図において1は超電導コイルであ
り、この超電導コイル1は極低温冷媒槽としてのヘリウ
ム槽2内に満たされている極低温冷媒としての液体ヘリ
ウム3に浸漬され、極低温に保持されている。4はヘリ
ウム槽2を包囲するように配設された真空槽であり、こ
の真空槽4とヘリウム槽2との間を真空排気して断熱し
ている。
を示す断面図であり、図において1は超電導コイルであ
り、この超電導コイル1は極低温冷媒槽としてのヘリウ
ム槽2内に満たされている極低温冷媒としての液体ヘリ
ウム3に浸漬され、極低温に保持されている。4はヘリ
ウム槽2を包囲するように配設された真空槽であり、こ
の真空槽4とヘリウム槽2との間を真空排気して断熱し
ている。
【0003】5は第2熱シールド、6は第1熱シールド
であり、これらの第1および第2熱シールド5、6は、
ヘリウム槽2と真空槽4との間にヘリウム槽2を包囲す
るように同軸円筒状に配設され、ヘリウム槽2への熱侵
入を減少させている。7は第1熱シールド6の一部に構
成された液体窒素容器であり、この液体窒素容器7内に
は液体窒素8が収納されている。
であり、これらの第1および第2熱シールド5、6は、
ヘリウム槽2と真空槽4との間にヘリウム槽2を包囲す
るように同軸円筒状に配設され、ヘリウム槽2への熱侵
入を減少させている。7は第1熱シールド6の一部に構
成された液体窒素容器であり、この液体窒素容器7内に
は液体窒素8が収納されている。
【0004】9は絶対温度80K(ケルビン)の第1段
ヒートステージ10、20Kの第2段ヒートステージ1
1およびモータ部12を備えた例えばギホードマクマホ
ン型2段式冷凍機であり、この冷凍機9は上方から磁石
の軸方向に対して垂直に配設され、第1段および第2段
ヒートステージ10、11がそれぞれ第1および第2熱
シールド6、5を冷却するように構成されている。13
は液体ヘリウム3を注入したり、超電導コイル1に通電
する電流リードを挿入するために設けられたポート部で
ある。14は常温ボアである。
ヒートステージ10、20Kの第2段ヒートステージ1
1およびモータ部12を備えた例えばギホードマクマホ
ン型2段式冷凍機であり、この冷凍機9は上方から磁石
の軸方向に対して垂直に配設され、第1段および第2段
ヒートステージ10、11がそれぞれ第1および第2熱
シールド6、5を冷却するように構成されている。13
は液体ヘリウム3を注入したり、超電導コイル1に通電
する電流リードを挿入するために設けられたポート部で
ある。14は常温ボアである。
【0005】つぎに、上記従来の超電導マグネットの動
作について説明する。第1熱シールド6は、液体窒素容
器7内に収納された液体窒素8および冷凍機9の第1段
ヒートステージ10により80Kに冷却されている。ま
た、第2熱シールド5は、冷凍機9の第2段ヒートステ
ージ11により20Kに冷却されている。そこで、外部
からの侵入熱は、真空槽4により真空断熱されるととも
に、第1および第2熱シールド6、5により遮断され、
ヘリウム槽2への熱侵入が低減されている。超電導コイ
ル1は、ヘリウム槽2内の液体ヘリウム3により極低温
(例えば4.2K)に冷却され、超電導状態を保持して
おり、電流リード(図示せず)を介して外部の超電導マ
グネット用電源(図示せず)から励磁電流が供給され
て、所要の磁場を発生している。
作について説明する。第1熱シールド6は、液体窒素容
器7内に収納された液体窒素8および冷凍機9の第1段
ヒートステージ10により80Kに冷却されている。ま
た、第2熱シールド5は、冷凍機9の第2段ヒートステ
ージ11により20Kに冷却されている。そこで、外部
からの侵入熱は、真空槽4により真空断熱されるととも
に、第1および第2熱シールド6、5により遮断され、
ヘリウム槽2への熱侵入が低減されている。超電導コイ
ル1は、ヘリウム槽2内の液体ヘリウム3により極低温
(例えば4.2K)に冷却され、超電導状態を保持して
おり、電流リード(図示せず)を介して外部の超電導マ
グネット用電源(図示せず)から励磁電流が供給され
て、所要の磁場を発生している。
【0006】しかし、上記従来の超電導マグネットは、
横向中空マグネットであり、冷凍機9を上方から磁石の
軸方向に対して垂直に配設しているので、冷凍機9の冷
却性能を達成するためにディスプレーサとよばれるピス
トンの往復移動の長さを確保する必要があり、第1熱シ
ールド6と第2熱シールド5との間隙および真空槽4と
第1熱シールド6との間隙を大きくとらなければなら
ず、装置の高さが高くなるとともに大形化してしまうと
いう欠点あった。
横向中空マグネットであり、冷凍機9を上方から磁石の
軸方向に対して垂直に配設しているので、冷凍機9の冷
却性能を達成するためにディスプレーサとよばれるピス
トンの往復移動の長さを確保する必要があり、第1熱シ
ールド6と第2熱シールド5との間隙および真空槽4と
第1熱シールド6との間隙を大きくとらなければなら
ず、装置の高さが高くなるとともに大形化してしまうと
いう欠点あった。
【0007】そこで、本出願人は上記欠点を解決するた
めに、極低温冷凍機を略水平に配置するとともに、ヘリ
ウム槽内で蒸発するヘリウムガスを再液化する超電導マ
グネットを先に提案している(特願平4ー70922
号)。
めに、極低温冷凍機を略水平に配置するとともに、ヘリ
ウム槽内で蒸発するヘリウムガスを再液化する超電導マ
グネットを先に提案している(特願平4ー70922
号)。
【0008】図20は特願平4ー70922号に記載さ
れた従来の超電導マグネットを示す一部破断斜視図であ
り、図において30は円筒形の超電導コイル1の軸方向
と略平行に真空槽4の端面に取り付けられた3段式蓄冷
型冷凍機、31は鉄製の磁気シールドフランジ32とと
もに真空槽4を包囲して配設された鉄製の磁気シール
ド、33はボア、34はポート部13に設けられた放圧
弁、35は超電導マグネットの据付足、36はヘリウム
槽2内の圧力を制御する圧力コントローラユニットであ
る。
れた従来の超電導マグネットを示す一部破断斜視図であ
り、図において30は円筒形の超電導コイル1の軸方向
と略平行に真空槽4の端面に取り付けられた3段式蓄冷
型冷凍機、31は鉄製の磁気シールドフランジ32とと
もに真空槽4を包囲して配設された鉄製の磁気シール
ド、33はボア、34はポート部13に設けられた放圧
弁、35は超電導マグネットの据付足、36はヘリウム
槽2内の圧力を制御する圧力コントローラユニットであ
る。
【0009】ここで、この超電導マグネットでは、超電
導コイル1を収納するヘリウム槽2、第2熱シールド
5、第1熱シールド6および真空槽4を同軸配置して、
横向中空マグネットを構成している。
導コイル1を収納するヘリウム槽2、第2熱シールド
5、第1熱シールド6および真空槽4を同軸配置して、
横向中空マグネットを構成している。
【0010】つぎに、上記従来の超電導マグネットに用
いられる3段式蓄冷型冷凍機30について、図21に基
づいて詳細に説明する。3段式蓄冷型冷凍機30は、例
えばホーニングパイプで作られ3段になっているシリン
ダ40内に、第1段ディスプレーサ16、第2段ディス
プレーサ17および第3段ディスプレーサ41が摺動可
能に配設され、シリンダ40と第1段、第2段および第
3段ディスプレーサ16、17、41のそれぞれの間に
はヘリウムガス24が漏れることを防止する第1段シー
ル18、第2段シール19および第3段シール42が配
設され、さらにシリンダ40の各段外周面のそれぞれに
第1段ヒートステージ10、第2段ヒートステージ11
および第3段ヒートステージ43が配設されて構成され
ている。
いられる3段式蓄冷型冷凍機30について、図21に基
づいて詳細に説明する。3段式蓄冷型冷凍機30は、例
えばホーニングパイプで作られ3段になっているシリン
ダ40内に、第1段ディスプレーサ16、第2段ディス
プレーサ17および第3段ディスプレーサ41が摺動可
能に配設され、シリンダ40と第1段、第2段および第
3段ディスプレーサ16、17、41のそれぞれの間に
はヘリウムガス24が漏れることを防止する第1段シー
ル18、第2段シール19および第3段シール42が配
設され、さらにシリンダ40の各段外周面のそれぞれに
第1段ヒートステージ10、第2段ヒートステージ11
および第3段ヒートステージ43が配設されて構成され
ている。
【0011】また、第3段ディスプレーサ41内の第3
段蓄冷器45は、20Kから7.5Kで比熱が大きいG
dRhを蓄冷材とする高温部45aと、7.5K以下で
比熱が大きいGd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする低温部
45bとから構成されている。
段蓄冷器45は、20Kから7.5Kで比熱が大きいG
dRhを蓄冷材とする高温部45aと、7.5K以下で
比熱が大きいGd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする低温部
45bとから構成されている。
【0012】このように構成された3段式蓄冷型冷凍機
30はつぎのように動作する。まず、第1段、第2段お
よび第3段ディスプレーサ16、17、41が最下端に
あり、吸気バルブ26が開き、排気バルブ27が閉じて
いる状態で、第1段、第2段および第3段膨張室22、
23、46内には、ヘリウムガス圧縮手段であるヘリウ
ム圧縮機25で圧縮された高圧のヘリウムガス24が導
入され、高圧状態となっている。
30はつぎのように動作する。まず、第1段、第2段お
よび第3段ディスプレーサ16、17、41が最下端に
あり、吸気バルブ26が開き、排気バルブ27が閉じて
いる状態で、第1段、第2段および第3段膨張室22、
23、46内には、ヘリウムガス圧縮手段であるヘリウ
ム圧縮機25で圧縮された高圧のヘリウムガス24が導
入され、高圧状態となっている。
【0013】つぎに、第1段、第2段および第3段ディ
スプレーサ16、17、41が上方に動き、それに伴い
高圧のヘリウムガス24が第1段、第2段および第3段
蓄冷器20、21、45を通じて、第1段、第2段およ
び第3段膨張室22、23、46に導入される。この
間、吸気および排気バルブ26、27は動かない。高圧
のヘリウムガス24は、第1段蓄冷器22、第2段蓄冷
器23および第3段蓄冷器45を通過する際に、それぞ
れの蓄冷材により所定温度に冷却される。第1段、第2
段および第3段ディスプレーサ16、17、41が最上
端になった時に、吸気バルブ26が閉じ、排気バルブ2
7が開き、高圧のヘリウムガス24が低圧部に膨張して
冷凍が発生する。この時、ヘリウムガス24は、低温低
圧ガスとなる。
スプレーサ16、17、41が上方に動き、それに伴い
高圧のヘリウムガス24が第1段、第2段および第3段
蓄冷器20、21、45を通じて、第1段、第2段およ
び第3段膨張室22、23、46に導入される。この
間、吸気および排気バルブ26、27は動かない。高圧
のヘリウムガス24は、第1段蓄冷器22、第2段蓄冷
器23および第3段蓄冷器45を通過する際に、それぞ
れの蓄冷材により所定温度に冷却される。第1段、第2
段および第3段ディスプレーサ16、17、41が最上
端になった時に、吸気バルブ26が閉じ、排気バルブ2
7が開き、高圧のヘリウムガス24が低圧部に膨張して
冷凍が発生する。この時、ヘリウムガス24は、低温低
圧ガスとなる。
【0014】ついで、第1段、第2段および第3段ディ
スプレーサ16、17、41が下方に移動することによ
り、低温低圧のヘリウムガス24が、第1段、第2段お
よび第3段蓄冷器20、21、45を通過して排気バル
ブ27から排気される。この時、低温低圧のヘリウムガ
ス24は、第1段、第2段および第3段蓄冷器20、2
1、45の蓄冷材を冷却した後、ヘリウム圧縮機25に
戻る。
スプレーサ16、17、41が下方に移動することによ
り、低温低圧のヘリウムガス24が、第1段、第2段お
よび第3段蓄冷器20、21、45を通過して排気バル
ブ27から排気される。この時、低温低圧のヘリウムガ
ス24は、第1段、第2段および第3段蓄冷器20、2
1、45の蓄冷材を冷却した後、ヘリウム圧縮機25に
戻る。
【0015】その後、第1段、第2段および第3段膨張
室22、23、46の容積が最小となった状態で、排気
バルブ27が閉じ、吸気バルブ26が開き、ヘリウム圧
縮機25で圧縮された高圧のヘリウムガス24が導入さ
れ、第1段、第2段および第3段膨張室22、23、4
6の圧力が低圧から高圧になる。
室22、23、46の容積が最小となった状態で、排気
バルブ27が閉じ、吸気バルブ26が開き、ヘリウム圧
縮機25で圧縮された高圧のヘリウムガス24が導入さ
れ、第1段、第2段および第3段膨張室22、23、4
6の圧力が低圧から高圧になる。
【0016】ここで、高圧、例えば20バールのヘリウ
ムガス24は、第1段蓄冷器20で60Kに冷却され、
第2段蓄冷器21で15Kに冷却され、さらに第3段蓄
冷器45で冷却されて第3膨張室46に導かれる。例え
ば、第3段蓄冷器45の蓄冷材を鉛とすると、比熱がヘ
リウムガス24より小さいのでヘリウムガス24は十分
冷却されずに第3段膨張室46に導かれ、膨張室の温度
が上昇して損失が生じてしまい、6.5K程度の到達温
度しか得られず、また蓄冷材としてGdRhを用いる
と、比熱が鉛より大きいので損失が小さくなり、5.5
Kの到達温度が得られている。
ムガス24は、第1段蓄冷器20で60Kに冷却され、
第2段蓄冷器21で15Kに冷却され、さらに第3段蓄
冷器45で冷却されて第3膨張室46に導かれる。例え
ば、第3段蓄冷器45の蓄冷材を鉛とすると、比熱がヘ
リウムガス24より小さいのでヘリウムガス24は十分
冷却されずに第3段膨張室46に導かれ、膨張室の温度
が上昇して損失が生じてしまい、6.5K程度の到達温
度しか得られず、また蓄冷材としてGdRhを用いる
と、比熱が鉛より大きいので損失が小さくなり、5.5
Kの到達温度が得られている。
【0017】さらに、蓄冷材としてGdRhとGd0.5
Er0.5Rh(GdRhの重量比を45〜65%)とす
ると、4.2Kの到達温度が得られ、さらにまた、シリ
ンダ40の内面の表面粗さを0.5μmRMSとしてシ
ール部の漏れを低減させたところ、3.68Kの到達温
度を達成できた。ここで、蓄冷材としてGdRhに代え
てEr3Niを用いても、同様の到達温度が得られた。
なお、ヘリウムガス24の高圧は20バール、低圧は6
バールとしている。
Er0.5Rh(GdRhの重量比を45〜65%)とす
ると、4.2Kの到達温度が得られ、さらにまた、シリ
ンダ40の内面の表面粗さを0.5μmRMSとしてシ
ール部の漏れを低減させたところ、3.68Kの到達温
度を達成できた。ここで、蓄冷材としてGdRhに代え
てEr3Niを用いても、同様の到達温度が得られた。
なお、ヘリウムガス24の高圧は20バール、低圧は6
バールとしている。
【0018】このように、銅金網を蓄冷材とする第1段
蓄冷器20と、鉛玉を蓄冷材とする第2段蓄冷器21
と、GdRhを蓄冷材とする高温部45aとGd0.5E
r0.5Rhを蓄冷材とする低温部45bからなる第3段
蓄冷器45とから3段式蓄冷型冷凍機30を構成してい
るので、第1段ヒートステージ10の到達温度が50〜
80K、第2段ヒートステージ11の到達温度が10〜
20K、第3段ヒートステージ43の到達温度が2〜
4.5Kの優れた冷凍性能が得られ、超電導マグネット
を安定して運転できる。
蓄冷器20と、鉛玉を蓄冷材とする第2段蓄冷器21
と、GdRhを蓄冷材とする高温部45aとGd0.5E
r0.5Rhを蓄冷材とする低温部45bからなる第3段
蓄冷器45とから3段式蓄冷型冷凍機30を構成してい
るので、第1段ヒートステージ10の到達温度が50〜
80K、第2段ヒートステージ11の到達温度が10〜
20K、第3段ヒートステージ43の到達温度が2〜
4.5Kの優れた冷凍性能が得られ、超電導マグネット
を安定して運転できる。
【0019】図22に3段式蓄冷型冷凍機30の取り付
け構造を示す。一端がヘリウム槽2内で蒸発するヘリウ
ムガスの雰囲気に臨むようにヘリウム槽2の上部に引出
部としてのステンレス製のL字管50が設けられてい
る。また、真空槽4の端面には、ステンレス製の3段の
冷凍機取付シリンダ51が超電導コイル1の軸方向と略
平行に取り付けられている。L字管50と冷凍機取付シ
リンダ51とはベロー52で接続されている。この冷凍
機取付シリンダ51には、銅製の第1段ステージ53お
よび第2段ステージ54が設けられ、それぞれが第1熱
シールド6および第2熱シールド5に熱接続されてい
る。
け構造を示す。一端がヘリウム槽2内で蒸発するヘリウ
ムガスの雰囲気に臨むようにヘリウム槽2の上部に引出
部としてのステンレス製のL字管50が設けられてい
る。また、真空槽4の端面には、ステンレス製の3段の
冷凍機取付シリンダ51が超電導コイル1の軸方向と略
平行に取り付けられている。L字管50と冷凍機取付シ
リンダ51とはベロー52で接続されている。この冷凍
機取付シリンダ51には、銅製の第1段ステージ53お
よび第2段ステージ54が設けられ、それぞれが第1熱
シールド6および第2熱シールド5に熱接続されてい
る。
【0020】3段式蓄冷型冷凍機30は、第3段ヒート
ステージ43がL字管50内に引き出されるヘリウムガ
ス雰囲気中に露出するように冷凍機取付シリンダ51内
に挿入され、第1段ヒートステージ10および第2段ヒ
ートステージ11が冷凍機取付シリンダ51に熱接続す
るように取り付けられている。
ステージ43がL字管50内に引き出されるヘリウムガ
ス雰囲気中に露出するように冷凍機取付シリンダ51内
に挿入され、第1段ヒートステージ10および第2段ヒ
ートステージ11が冷凍機取付シリンダ51に熱接続す
るように取り付けられている。
【0021】このように、冷凍機取付シリンダ51が真
空槽4の端面から超電導コイル1の軸方向と略平行に取
り付けられているので、ヘリウム槽2、第2熱シールド
5、第1熱シールド6および真空槽4のそれぞれの間隙
を大きくすることなく、3段式蓄冷型冷凍機30の冷凍
性能に寄与する各ディスプレーサの往復移動距離を確保
でき、超電導マグネットの小形化が図られるとともに、
3段式蓄冷型冷凍機30が冷凍機取付シリンダ51に着
脱可能に取り付けられているので、装置を分解すること
なく3段式蓄冷型冷凍機30を取り外しでき、メンテナ
ンス性が向上する。
空槽4の端面から超電導コイル1の軸方向と略平行に取
り付けられているので、ヘリウム槽2、第2熱シールド
5、第1熱シールド6および真空槽4のそれぞれの間隙
を大きくすることなく、3段式蓄冷型冷凍機30の冷凍
性能に寄与する各ディスプレーサの往復移動距離を確保
でき、超電導マグネットの小形化が図られるとともに、
3段式蓄冷型冷凍機30が冷凍機取付シリンダ51に着
脱可能に取り付けられているので、装置を分解すること
なく3段式蓄冷型冷凍機30を取り外しでき、メンテナ
ンス性が向上する。
【0022】図23は冷凍機取付シリンダ51と第1熱
シールド6および第2熱シールド5との熱接続構造を示
す。第2熱シールド5には、第2切り欠け部60を形成
している。また、第1熱シールド6には、第2切り欠け
部60が露呈するように第1切り欠け部61を形成して
いる。さらに、真空槽4には、第1切り欠け部61が露
呈するように切り欠け部62を形成している。
シールド6および第2熱シールド5との熱接続構造を示
す。第2熱シールド5には、第2切り欠け部60を形成
している。また、第1熱シールド6には、第2切り欠け
部60が露呈するように第1切り欠け部61を形成して
いる。さらに、真空槽4には、第1切り欠け部61が露
呈するように切り欠け部62を形成している。
【0023】第1段ステージ53と第1熱シールド6と
の間および第2段ステージ54と第2熱シールド5との
間をそれぞれ、例えば銅線を編んで作製した可撓導体6
3で連結することにより、第1段ステージ53と第1熱
シールド6との間および第2段ステージ54と第2熱シ
ールド5との間が熱接続されている。また、第2切り欠
け部60および第1切り欠け部61をそれぞれ覆うよう
に銅製の第2輻射カバー55および第1輻射カバー56
が配設され、切り欠け部62を封口するようにステンレ
ス製の封口板57が真空槽4に取り付けられている。
の間および第2段ステージ54と第2熱シールド5との
間をそれぞれ、例えば銅線を編んで作製した可撓導体6
3で連結することにより、第1段ステージ53と第1熱
シールド6との間および第2段ステージ54と第2熱シ
ールド5との間が熱接続されている。また、第2切り欠
け部60および第1切り欠け部61をそれぞれ覆うよう
に銅製の第2輻射カバー55および第1輻射カバー56
が配設され、切り欠け部62を封口するようにステンレ
ス製の封口板57が真空槽4に取り付けられている。
【0024】このように、一端が真空槽4の端面に取り
付けられ、他端がベロー52を介してL字管50に接続
された3段の冷凍機取付シリンダ51の第1段ステージ
53および第2段ステージ54は、切り欠け部62およ
び第1切り欠け部61から露呈するように構成されてお
り、第1および第2熱シールド6、5、真空槽4に邪魔
されることなく、冷凍機取付シリンダ51と第1および
第2熱シールド6、5とを簡単に熱接続できる。さら
に、第1および第2切り欠け部61、60が第1および
第2輻射カバー56、55で封口されているので、外部
からの熱侵入が低減される。
付けられ、他端がベロー52を介してL字管50に接続
された3段の冷凍機取付シリンダ51の第1段ステージ
53および第2段ステージ54は、切り欠け部62およ
び第1切り欠け部61から露呈するように構成されてお
り、第1および第2熱シールド6、5、真空槽4に邪魔
されることなく、冷凍機取付シリンダ51と第1および
第2熱シールド6、5とを簡単に熱接続できる。さら
に、第1および第2切り欠け部61、60が第1および
第2輻射カバー56、55で封口されているので、外部
からの熱侵入が低減される。
【0025】図24は3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機
取付シリンダ51との接続構造を示す。冷凍機取付シリ
ンダ51の第1段ステージ53の取り付け位置の内壁面
には、テーパ面を有する冷凍機取付シリンダ側熱伝導体
64が配設されている。3段式蓄冷型冷凍機30の第1
段ヒートステージ10には、冷凍機取付シリンダ側熱伝
導体64のテーパ面と対向するようにローレット加工が
施されたテーパ面を有する冷凍機側熱伝導体65が配設
されている。
取付シリンダ51との接続構造を示す。冷凍機取付シリ
ンダ51の第1段ステージ53の取り付け位置の内壁面
には、テーパ面を有する冷凍機取付シリンダ側熱伝導体
64が配設されている。3段式蓄冷型冷凍機30の第1
段ヒートステージ10には、冷凍機取付シリンダ側熱伝
導体64のテーパ面と対向するようにローレット加工が
施されたテーパ面を有する冷凍機側熱伝導体65が配設
されている。
【0026】ここで、図示していないが、第2段ステー
ジ54の取り付け位置の冷凍機取付シリンダ51の内壁
面、および3段式蓄冷型冷凍機30の第2段ヒートステ
ージ11にも、同様に冷凍機取付シリンダ側熱伝導体6
4および冷凍機側熱伝導体65がそれぞれ配設されてお
り、冷凍機取付シリンダ側熱伝導体64および冷凍機側
熱伝導体65には、良好な熱伝導材料である銅が用いら
れている。
ジ54の取り付け位置の冷凍機取付シリンダ51の内壁
面、および3段式蓄冷型冷凍機30の第2段ヒートステ
ージ11にも、同様に冷凍機取付シリンダ側熱伝導体6
4および冷凍機側熱伝導体65がそれぞれ配設されてお
り、冷凍機取付シリンダ側熱伝導体64および冷凍機側
熱伝導体65には、良好な熱伝導材料である銅が用いら
れている。
【0027】冷凍機取付シリンダ側熱伝導体64と冷凍
機側熱伝導体65との間には、熱接続するための軟質金
属であるインジウム線66が配設され、冷凍機取付シリ
ンダ51の取付フランジ67には、3段式蓄冷型冷凍機
30のフランジ68を取り付けるボルト69が弾性体で
ある皿バネ70を介して取り付けられ、取付フランジ6
7とフランジ68との間には、気密シール材であるOリ
ング71が配設されている。
機側熱伝導体65との間には、熱接続するための軟質金
属であるインジウム線66が配設され、冷凍機取付シリ
ンダ51の取付フランジ67には、3段式蓄冷型冷凍機
30のフランジ68を取り付けるボルト69が弾性体で
ある皿バネ70を介して取り付けられ、取付フランジ6
7とフランジ68との間には、気密シール材であるOリ
ング71が配設されている。
【0028】ここで、ボルト69でフランジ68を取付
フランジ67に締着すると、フランジ68がOリング7
1により気密性を保ちつつスライドし、このボルト69
の締着力によりインジウム線66が塑性変形して、冷凍
機取付シリンダ側熱伝導体64と冷凍機側熱伝導体65
とが熱接続される。ボルト69の過度の締着力および部
材の熱収縮や振動等にともなう部材の変位は、皿バネ7
0で吸収され、部材の破損や熱接続不良が防止できるよ
うに構成されている。さらに、3段式蓄冷型冷凍機30
が冷凍機取付シリンダ51に取り付けられた後十分冷却
されて収縮しても、ボルト69で増し締めして所望の締
付力を確保できる。
フランジ67に締着すると、フランジ68がOリング7
1により気密性を保ちつつスライドし、このボルト69
の締着力によりインジウム線66が塑性変形して、冷凍
機取付シリンダ側熱伝導体64と冷凍機側熱伝導体65
とが熱接続される。ボルト69の過度の締着力および部
材の熱収縮や振動等にともなう部材の変位は、皿バネ7
0で吸収され、部材の破損や熱接続不良が防止できるよ
うに構成されている。さらに、3段式蓄冷型冷凍機30
が冷凍機取付シリンダ51に取り付けられた後十分冷却
されて収縮しても、ボルト69で増し締めして所望の締
付力を確保できる。
【0029】また、冷凍機側熱伝導体65のテーパ面に
はローレット加工を施しており、インジウム線66とロ
ーレット加工面との密着力が向上し、3段式蓄冷型冷凍
機30を取り外す際に、塑性変形しているインジウム線
66が冷凍機側熱伝導体65のテーパ面に付着して取り
出すことができる。
はローレット加工を施しており、インジウム線66とロ
ーレット加工面との密着力が向上し、3段式蓄冷型冷凍
機30を取り外す際に、塑性変形しているインジウム線
66が冷凍機側熱伝導体65のテーパ面に付着して取り
出すことができる。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】従来の超電導マグネッ
トは以上のように、冷凍機9を磁石の軸方向に垂直に配
設しているので、磁石装置の高さが高くなるとともに、
大形化してしまうという課題があった。
トは以上のように、冷凍機9を磁石の軸方向に垂直に配
設しているので、磁石装置の高さが高くなるとともに、
大形化してしまうという課題があった。
【0031】また、本出願人が先に提案している超電導
マグネットでは、ヘリウム槽2内で蒸発するヘリウムガ
スを再液化できるように3段式蓄冷型冷凍機30を略水
平に配設しているので、装置の高さが低くなり小形化で
きるとともに、ディスプレーサの往復運動の長さが確保
され冷凍性能を向上できる。しかし、冷凍機取付シリン
ダ51と3段式蓄冷型冷凍機30との間には、間隙が生
じており、この間隙にL字管50を介して引き出された
ヘリウム槽2内で蒸発したヘリウムガスが充満してい
る。しかも、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の
各段において熱勾配が生じており、このヘリウムガス
は、シリンダ40の高温部で温められ、低温部で冷やさ
れて、図24に矢印で示すように、熱対流が生じること
になり、低温部である第1段ヒートステージ10の温度
上昇の要因となり、冷凍機の冷却性能を低下させるとい
う課題があった。
マグネットでは、ヘリウム槽2内で蒸発するヘリウムガ
スを再液化できるように3段式蓄冷型冷凍機30を略水
平に配設しているので、装置の高さが低くなり小形化で
きるとともに、ディスプレーサの往復運動の長さが確保
され冷凍性能を向上できる。しかし、冷凍機取付シリン
ダ51と3段式蓄冷型冷凍機30との間には、間隙が生
じており、この間隙にL字管50を介して引き出された
ヘリウム槽2内で蒸発したヘリウムガスが充満してい
る。しかも、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の
各段において熱勾配が生じており、このヘリウムガス
は、シリンダ40の高温部で温められ、低温部で冷やさ
れて、図24に矢印で示すように、熱対流が生じること
になり、低温部である第1段ヒートステージ10の温度
上昇の要因となり、冷凍機の冷却性能を低下させるとい
う課題があった。
【0032】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、磁石装置の径方向の寸法を小さ
くして小形化を図れるとともに、冷却性能の向上を図れ
るヘリウムガスを再液化できる超電導マグネットを得る
ことを目的とする。
ためになされたもので、磁石装置の径方向の寸法を小さ
くして小形化を図れるとともに、冷却性能の向上を図れ
るヘリウムガスを再液化できる超電導マグネットを得る
ことを目的とする。
【0033】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る超電導マグネットは、超電導コイルと、超電導コイル
を収納し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールド
と、熱シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒
槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端
が略水平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取
付シリンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、
少なくともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ
内に引き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄
冷型冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、ひも
状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面
に巻装したものである。
る超電導マグネットは、超電導コイルと、超電導コイル
を収納し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールド
と、熱シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒
槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端
が略水平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取
付シリンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、
少なくともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ
内に引き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄
冷型冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、ひも
状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面
に巻装したものである。
【0034】また、この発明の請求項2に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、円筒形のスポン
ジ状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁
面に装着したものである。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、円筒形のスポン
ジ状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁
面に装着したものである。
【0035】また、この発明の請求項3に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、外周面にカバー
が配設された円筒形のスポンジ状の熱絶縁体を多段式蓄
冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着したものである。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、外周面にカバー
が配設された円筒形のスポンジ状の熱絶縁体を多段式蓄
冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着したものである。
【0036】また、この発明の請求項4に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、内外周壁面にス
ポンジ状の熱絶縁物質が固着された管状の熱絶縁体を多
段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着したもので
ある。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、内外周壁面にス
ポンジ状の熱絶縁物質が固着された管状の熱絶縁体を多
段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着したもので
ある。
【0037】また、この発明の請求項5に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、粒状の熱絶縁物
質が袋詰めされた熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍
機取付シリンダとの間に充填したものである。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、粒状の熱絶縁物
質が袋詰めされた熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍
機取付シリンダとの間に充填したものである。
【0038】また、この発明の請求項6に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒ガス
の多段式蓄冷型冷凍機の軸方向の流れを仕切る仕切り板
を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に配
設したものである。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒ガス
の多段式蓄冷型冷凍機の軸方向の流れを仕切る仕切り板
を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に配
設したものである。
【0039】また、この発明の請求項7に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒ガス
の多段式蓄冷型冷凍機の円周方向の流れを仕切る仕切り
板を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に
配設したものである。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒ガス
の多段式蓄冷型冷凍機の円周方向の流れを仕切る仕切り
板を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に
配設したものである。
【0040】また、この発明の請求項8に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、多段式蓄冷型冷
凍機のシリンダ外周壁面に管状の低熱伝導基材を装着す
るとともに、冷凍機取付シリンダ内周壁面との間でシー
ル作用するシール材を低熱伝導基材に装着したものであ
る。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
とを備えた超電導マグネットであって、多段式蓄冷型冷
凍機のシリンダ外周壁面に管状の低熱伝導基材を装着す
るとともに、冷凍機取付シリンダ内周壁面との間でシー
ル作用するシール材を低熱伝導基材に装着したものであ
る。
【0041】また、この発明の請求項9に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
と、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に
充填された熱絶縁体とを備えた超電導マグネットであっ
て、冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入口をテーパ面とし
たものである。
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出
された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
と、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に
充填された熱絶縁体とを備えた超電導マグネットであっ
て、冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入口をテーパ面とし
たものである。
【0042】また、この発明の請求項10に係る超電導
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が真空
槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダと、冷凍機取付
シリンダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージ
の一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温冷
媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電
導マグネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の取付角度
が10〜25°としたものである。
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が真空
槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダと、冷凍機取付
シリンダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージ
の一部で冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温冷
媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電
導マグネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の取付角度
が10〜25°としたものである。
【0043】また、この発明の請求項11に係る超電導
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なく
ともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引
き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷
凍機と、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの
間に充填された熱絶縁体とを備えた超電導マグネットで
あって、熱絶縁体は軸方向に2つ割りの管体としたもの
である。
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なく
ともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引
き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷
凍機と、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの
間に充填された熱絶縁体とを備えた超電導マグネットで
あって、熱絶縁体は軸方向に2つ割りの管体としたもの
である。
【0044】また、この発明の請求項12に係る超電導
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なく
ともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引
き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、多段式蓄冷
型冷凍機のヒートステージを多段式蓄冷型冷凍機のシリ
ンダ外径より突出しないようにしたものである。
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なく
ともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引
き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、多段式蓄冷
型冷凍機のヒートステージを多段式蓄冷型冷凍機のシリ
ンダ外径より突出しないようにしたものである。
【0045】また、この発明の請求項13に係る超電導
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なく
ともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引
き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、冷凍機取付
シリンダの内径とほぼ等しい外径を有する副シリンダを
ベローを介して多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周面に
取り付けたものである。
マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納
し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低
温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、一端が極低温冷媒槽内で
蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なく
ともヒートステージの一部で冷凍機取付シリンダ内に引
き出された極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、冷凍機取付
シリンダの内径とほぼ等しい外径を有する副シリンダを
ベローを介して多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周面に
取り付けたものである。
【0046】
【作用】この発明の請求項1に係る超電導マグネットに
おいては、ひも状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシ
リンダ外周壁面に巻装しているので、多段式蓄冷型冷凍
機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの間隙が熱絶縁体
で充填され、極低温冷媒ガスの熱対流が防止され、効率
的に熱絶縁でき、冷凍性能が向上される。また、熱絶縁
体がひも状であるので、巻装が容易であるとともに、形
状寸法の自由度が大きく、多段式蓄冷型冷凍機のシリン
ダと冷凍機取付シリンダとのクリアランスに対応できる
熱絶縁が容易に形成できる。
おいては、ひも状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシ
リンダ外周壁面に巻装しているので、多段式蓄冷型冷凍
機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの間隙が熱絶縁体
で充填され、極低温冷媒ガスの熱対流が防止され、効率
的に熱絶縁でき、冷凍性能が向上される。また、熱絶縁
体がひも状であるので、巻装が容易であるとともに、形
状寸法の自由度が大きく、多段式蓄冷型冷凍機のシリン
ダと冷凍機取付シリンダとのクリアランスに対応できる
熱絶縁が容易に形成できる。
【0047】また、この発明の請求項2に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に装着する熱絶縁体が円筒形のスポンジ状である
ので、熱絶縁体を該スポンジ体の弾性力により多段式蓄
冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの間隙に
十分に充填でき、極低温冷媒ガスの熱対流が防止される
とともに、効率的に熱絶縁できる。
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に装着する熱絶縁体が円筒形のスポンジ状である
ので、熱絶縁体を該スポンジ体の弾性力により多段式蓄
冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの間隙に
十分に充填でき、極低温冷媒ガスの熱対流が防止される
とともに、効率的に熱絶縁できる。
【0048】また、この発明の請求項3に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に装着する円筒形のスポンジ状の熱絶縁体の外周
面にテフロンシートが配設されているので、多段式蓄冷
型冷凍機を冷凍機取付シリンダに挿入する際に、テフロ
ンシートと冷凍機取付シリンダの内壁面との摩擦力が低
減され挿入が容易となる。
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に装着する円筒形のスポンジ状の熱絶縁体の外周
面にテフロンシートが配設されているので、多段式蓄冷
型冷凍機を冷凍機取付シリンダに挿入する際に、テフロ
ンシートと冷凍機取付シリンダの内壁面との摩擦力が低
減され挿入が容易となる。
【0049】また、この発明の請求項4に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に装着する管状の熱絶縁体の内外周壁面にスポン
ジ状の熱絶縁物質が固着されているので、多段式蓄冷型
冷凍機への装着が容易となるとともに、冷凍機取付シリ
ンダへの挿入が容易となる。
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に装着する管状の熱絶縁体の内外周壁面にスポン
ジ状の熱絶縁物質が固着されているので、多段式蓄冷型
冷凍機への装着が容易となるとともに、冷凍機取付シリ
ンダへの挿入が容易となる。
【0050】また、この発明の請求項5に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付
シリンダとの間に充填する熱絶縁体が粒状の熱絶縁物質
を袋詰めして構成されているので、熱絶縁体を多段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙形状に合った
形で充填できる。
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付
シリンダとの間に充填する熱絶縁体が粒状の熱絶縁物質
を袋詰めして構成されているので、熱絶縁体を多段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙形状に合った
形で充填できる。
【0051】また、この発明の請求項6に係る超電導マ
グネットにおいては、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷
凍機の軸方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間に配設しているので、
多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙にお
ける多段式蓄冷型冷凍機の軸方向の極低温冷媒ガスの流
れが仕切られ、熱対流が抑制される。
グネットにおいては、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷
凍機の軸方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間に配設しているので、
多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙にお
ける多段式蓄冷型冷凍機の軸方向の極低温冷媒ガスの流
れが仕切られ、熱対流が抑制される。
【0052】また、この発明の請求項7に係る超電導マ
グネットにおいては、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷
凍機の円周方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型
冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に配設しているの
で、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙
における多段式蓄冷型冷凍機の円周方向の極低温冷媒ガ
スの流れが仕切られ、熱対流が抑制される。
グネットにおいては、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷
凍機の円周方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型
冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に配設しているの
で、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙
における多段式蓄冷型冷凍機の円周方向の極低温冷媒ガ
スの流れが仕切られ、熱対流が抑制される。
【0053】また、この発明の請求項8に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に管状の低熱伝導基材を装着するとともに、冷凍
機取付シリンダ内周壁面との間でシール作用するシール
材を低熱伝導基材に装着しているので、多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙における多段式蓄冷
型冷凍機の極低温冷媒ガスの流れが阻止され、熱対流が
防止される。
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
周壁面に管状の低熱伝導基材を装着するとともに、冷凍
機取付シリンダ内周壁面との間でシール作用するシール
材を低熱伝導基材に装着しているので、多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙における多段式蓄冷
型冷凍機の極低温冷媒ガスの流れが阻止され、熱対流が
防止される。
【0054】また、この発明の請求項9に係る超電導マ
グネットにおいては、冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入
口をテーパ面としているので、熱絶縁体を充填する際に
冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入口での引っ掛かりがな
く、熱絶縁体の挿入充填が容易となる。
グネットにおいては、冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入
口をテーパ面としているので、熱絶縁体を充填する際に
冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入口での引っ掛かりがな
く、熱絶縁体の挿入充填が容易となる。
【0055】また、この発明の請求項10に係る超電導
マグネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機の取付角度
が10〜25°としているので、多段式蓄冷型冷凍機と
冷凍機取付シリンダとの間隙における極低温冷媒ガスの
熱対流が抑制される。
マグネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機の取付角度
が10〜25°としているので、多段式蓄冷型冷凍機と
冷凍機取付シリンダとの間隙における極低温冷媒ガスの
熱対流が抑制される。
【0056】また、この発明の請求項11に係る超電導
マグネットにおいては、熱絶縁体は軸方向に2つ割りの
管体としているので、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダへ
の熱絶縁体の取り付けが容易となる。
マグネットにおいては、熱絶縁体は軸方向に2つ割りの
管体としているので、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダへ
の熱絶縁体の取り付けが容易となる。
【0057】また、この発明の請求項12に係る超電導
マグネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のヒートス
テージを多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外径より突出し
ないように構成しているので、多段式蓄冷型冷凍機のシ
リンダと冷凍機取付シリンダとのクリアランスを低減で
き、極低温冷媒ガスの熱対流が抑制される。
マグネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機のヒートス
テージを多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外径より突出し
ないように構成しているので、多段式蓄冷型冷凍機のシ
リンダと冷凍機取付シリンダとのクリアランスを低減で
き、極低温冷媒ガスの熱対流が抑制される。
【0058】また、この発明の請求項13に係る超電導
マグネットにおいては、冷凍機取付シリンダの内径とほ
ぼ等しい外径を有する副シリンダをベローを介して多段
式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周面に取り付けているの
で、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリン
ダとのクリアランスを低減でき、極低温冷媒ガスの熱対
流が抑制され、さらに多段式蓄冷型冷凍機あるいは冷凍
機取付シリンダの軸ずれがベローで吸収され、取り付け
が容易となる。
マグネットにおいては、冷凍機取付シリンダの内径とほ
ぼ等しい外径を有する副シリンダをベローを介して多段
式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周面に取り付けているの
で、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリン
ダとのクリアランスを低減でき、極低温冷媒ガスの熱対
流が抑制され、さらに多段式蓄冷型冷凍機あるいは冷凍
機取付シリンダの軸ずれがベローで吸収され、取り付け
が容易となる。
【0059】
【実施例】この発明は本出願人が先に提案している図2
0乃至図24に示す超電導マグネット(特願平4ー70
922号)の改良に関するものであり、同一または相当
部分には同一符号を付してその説明を省略し、発明の特
徴部分について以下に説明する。
0乃至図24に示す超電導マグネット(特願平4ー70
922号)の改良に関するものであり、同一または相当
部分には同一符号を付してその説明を省略し、発明の特
徴部分について以下に説明する。
【0060】実施例1.この実施例1は、この発明の請
求項1に係る一実施例である。図1はこの発明の実施例
1を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
求項1に係る一実施例である。図1はこの発明の実施例
1を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
【0061】図において、100は中空状のテフロンチ
ューブで構成された熱絶縁体としての対流防止チューブ
であり、この対流防止チューブ100は3段式蓄冷型冷
凍機30のシリンダ40の各段の外周面にらせん状に巻
回して巻装されている。101は3段式蓄冷型冷凍機3
0に取り付けられ、対流防止チューブ100の軸方向の
スベリを防止するスペーサである。
ューブで構成された熱絶縁体としての対流防止チューブ
であり、この対流防止チューブ100は3段式蓄冷型冷
凍機30のシリンダ40の各段の外周面にらせん状に巻
回して巻装されている。101は3段式蓄冷型冷凍機3
0に取り付けられ、対流防止チューブ100の軸方向の
スベリを防止するスペーサである。
【0062】ここで、上記実施例1では、まず3段式蓄
冷型冷凍機30のシリンダ40の各段の外周面に対流防
止チューブ100を巻装し、さらにスペーサ101を装
着し、その後3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シリ
ンダ51内に挿入している。この時、対流防止チューブ
100は、3段式蓄冷型冷凍機30の挿入の際に、冷凍
機取付シリンダ51との間で軸方向の摩擦力を受ける
が、スペーサ101により軸方向のスベリが阻止され
る。また、対流防止チューブ100はチューブ状である
ために、弾性変形を受けながら挿入され、3段式蓄冷型
冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間隙に充填さ
れている。
冷型冷凍機30のシリンダ40の各段の外周面に対流防
止チューブ100を巻装し、さらにスペーサ101を装
着し、その後3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シリ
ンダ51内に挿入している。この時、対流防止チューブ
100は、3段式蓄冷型冷凍機30の挿入の際に、冷凍
機取付シリンダ51との間で軸方向の摩擦力を受ける
が、スペーサ101により軸方向のスベリが阻止され
る。また、対流防止チューブ100はチューブ状である
ために、弾性変形を受けながら挿入され、3段式蓄冷型
冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間隙に充填さ
れている。
【0063】つぎに、上記実施例1の動作について説明
する。ヘリウム槽2内で蒸発したヘリウムガスはL字管
50を介して3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリ
ンダ51との間隙に流入しようとする。しかしながら、
3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との
間隙に充填された対流防止チューブ100により、ヘリ
ウムガスの侵入が抑制されている。
する。ヘリウム槽2内で蒸発したヘリウムガスはL字管
50を介して3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリ
ンダ51との間隙に流入しようとする。しかしながら、
3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との
間隙に充填された対流防止チューブ100により、ヘリ
ウムガスの侵入が抑制されている。
【0064】このように、上記実施例1によれば、対流
防止チューブ100が3段式蓄冷型冷凍機30のシリン
ダ40の外周面に巻装されて、3段式蓄冷型冷凍機30
と冷凍機取付シリンダ51との間隙に充填されているの
で、3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51
との間隙へのヘリウムガスの流入が抑制されて、3段式
蓄冷型冷凍機30のシリンダ40における熱勾配による
ヘリウムガスの熱対流が防止でき、効率的に熱絶縁で
き、冷凍機の冷凍性能の低下を抑えることができる。ま
た、熱絶縁体の巻装が容易で、形状寸法の自由度が大き
く、組立性を向上することができる。
防止チューブ100が3段式蓄冷型冷凍機30のシリン
ダ40の外周面に巻装されて、3段式蓄冷型冷凍機30
と冷凍機取付シリンダ51との間隙に充填されているの
で、3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51
との間隙へのヘリウムガスの流入が抑制されて、3段式
蓄冷型冷凍機30のシリンダ40における熱勾配による
ヘリウムガスの熱対流が防止でき、効率的に熱絶縁で
き、冷凍機の冷凍性能の低下を抑えることができる。ま
た、熱絶縁体の巻装が容易で、形状寸法の自由度が大き
く、組立性を向上することができる。
【0065】実施例2.この実施例2は、この発明の請
求項1に係る他の実施例である。上記実施例1では、中
空状のテフロンチューブからなる対流防止チューブ10
0を3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周面に
らせん状に巻回して巻装するものとしているが、この実
施例2では、図2に示すように、断面円弧状のテフロン
チューブからなる対流防止チューブ100を3段式蓄冷
型冷凍機30のシリンダ40に巻回して巻装するものと
し、同様の効果を奏する。
求項1に係る他の実施例である。上記実施例1では、中
空状のテフロンチューブからなる対流防止チューブ10
0を3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周面に
らせん状に巻回して巻装するものとしているが、この実
施例2では、図2に示すように、断面円弧状のテフロン
チューブからなる対流防止チューブ100を3段式蓄冷
型冷凍機30のシリンダ40に巻回して巻装するものと
し、同様の効果を奏する。
【0066】実施例3.この実施例3は、この発明の請
求項1に係る他の実施例である。上記実施例1、2で
は、対流防止チューブ100として中空状あるいは断面
円弧状のテフロンチューブを3段式蓄冷型冷凍機30の
シリンダ40の外周面にらせん状に巻回して巻装するも
のとしているが、この実施例3では、対流防止チューブ
100を中空状あるいは断面円弧状のテフロンリングと
し、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40に挿入して
巻装するものとし、同様の効果を奏する。
求項1に係る他の実施例である。上記実施例1、2で
は、対流防止チューブ100として中空状あるいは断面
円弧状のテフロンチューブを3段式蓄冷型冷凍機30の
シリンダ40の外周面にらせん状に巻回して巻装するも
のとしているが、この実施例3では、対流防止チューブ
100を中空状あるいは断面円弧状のテフロンリングと
し、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40に挿入して
巻装するものとし、同様の効果を奏する。
【0067】実施例4.この実施例4は、この発明の請
求項1に係る他の実施例である。上記実施例1では、中
空状のテフロンチューブからなる対流防止チューブ10
0を3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周面に
らせん状に巻回して巻装するものとしているが、この実
施例4では、図3に示すように、ガラス繊維を編み込ん
だひも状の対流防止材102を3段式蓄冷型冷凍機30
のシリンダ40に巻回して巻装するものとし、同様の効
果を奏する。
求項1に係る他の実施例である。上記実施例1では、中
空状のテフロンチューブからなる対流防止チューブ10
0を3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周面に
らせん状に巻回して巻装するものとしているが、この実
施例4では、図3に示すように、ガラス繊維を編み込ん
だひも状の対流防止材102を3段式蓄冷型冷凍機30
のシリンダ40に巻回して巻装するものとし、同様の効
果を奏する。
【0068】なお、上記実施例1〜4では、ひも状の熱
絶縁体としてテフロンやガラス繊維からなる対流防止チ
ューブ100や対流防止材102を用いるものとしてい
るが、熱絶縁体の材料としてはテフロンやガラス繊維に
限らず、低熱伝導材料であればよく、例えばアスベスト
でもよい。
絶縁体としてテフロンやガラス繊維からなる対流防止チ
ューブ100や対流防止材102を用いるものとしてい
るが、熱絶縁体の材料としてはテフロンやガラス繊維に
限らず、低熱伝導材料であればよく、例えばアスベスト
でもよい。
【0069】実施例5.この実施例5は、この発明の請
求項2、3に係る一実施例である。図4はこの発明の実
施例5を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図で
ある。
求項2、3に係る一実施例である。図4はこの発明の実
施例5を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図で
ある。
【0070】図において、103は熱絶縁体としてのス
ポンジ状物質であり、このスポンジ状物質103は例え
ば天然ゴムの発泡体を円筒形に構成したものが用いら
れ、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周壁面
に固着されて装着されている。104はスポンジ状物質
103の外周面に配設されたカバーとしてのテフロンシ
ートである。
ポンジ状物質であり、このスポンジ状物質103は例え
ば天然ゴムの発泡体を円筒形に構成したものが用いら
れ、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周壁面
に固着されて装着されている。104はスポンジ状物質
103の外周面に配設されたカバーとしてのテフロンシ
ートである。
【0071】ここで、上記実施例5では、まず3段式蓄
冷型冷凍機30のシリンダ40の各段の外周壁面に円筒
形のスポンジ状物質103を固着して装着し、さらにテ
フロンシート104をスポンジ状物質103の外周面に
配設し、その後3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シ
リンダ51内に挿入している。この時、テフロンシート
104は、3段式蓄冷型冷凍機30の挿入の際に、冷凍
機取付シリンダ51との間で生じる摩擦力を低減してい
る。また、スポンジ状物質103は、弾性変形を受けな
がら挿入され、テフロンシート104を冷凍機取付シリ
ンダ51の内壁面に押し付けている。
冷型冷凍機30のシリンダ40の各段の外周壁面に円筒
形のスポンジ状物質103を固着して装着し、さらにテ
フロンシート104をスポンジ状物質103の外周面に
配設し、その後3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シ
リンダ51内に挿入している。この時、テフロンシート
104は、3段式蓄冷型冷凍機30の挿入の際に、冷凍
機取付シリンダ51との間で生じる摩擦力を低減してい
る。また、スポンジ状物質103は、弾性変形を受けな
がら挿入され、テフロンシート104を冷凍機取付シリ
ンダ51の内壁面に押し付けている。
【0072】このように、上記実施例5によれば、スポ
ンジ状物質103が3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ
40に固着して装着されているので、スポンジ状物質1
03の持つ弾性力により3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍
機取付シリンダ51との間の間隙が塞がれ、ヘリウムガ
スの流入を抑制して、熱対流が防止でき、効率的に熱絶
縁ができ、冷凍機の冷凍性能の低下を抑えることができ
る。
ンジ状物質103が3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ
40に固着して装着されているので、スポンジ状物質1
03の持つ弾性力により3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍
機取付シリンダ51との間の間隙が塞がれ、ヘリウムガ
スの流入を抑制して、熱対流が防止でき、効率的に熱絶
縁ができ、冷凍機の冷凍性能の低下を抑えることができ
る。
【0073】また、スポンジ状物質103の外周面に配
設されたテフロンシート104が、3段式蓄冷型冷凍機
30を挿入する際に冷凍機取付シリンダ51との間に生
じる摩擦力を低減して、冷凍機の挿入が容易となり、組
立性を向上できる。
設されたテフロンシート104が、3段式蓄冷型冷凍機
30を挿入する際に冷凍機取付シリンダ51との間に生
じる摩擦力を低減して、冷凍機の挿入が容易となり、組
立性を向上できる。
【0074】なお、上記実施例5では、テフロンシート
104をカバーとして用いるものとして説明している
が、カバーはテフロン材に限らず、低熱伝導材であれば
よく、さらには摩擦係数の小さい材料ほど冷凍機の挿入
が一層容易となる。
104をカバーとして用いるものとして説明している
が、カバーはテフロン材に限らず、低熱伝導材であれば
よく、さらには摩擦係数の小さい材料ほど冷凍機の挿入
が一層容易となる。
【0075】実施例6.この実施例6は、この発明の請
求項4に係る一実施例である。図5はこの発明の実施例
6を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
求項4に係る一実施例である。図5はこの発明の実施例
6を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
【0076】図において、105は熱絶縁体としての石
英ガラス管であり、この石英ガラス管105は該内外周
壁面にスポンジ状物質103が固着され、3段式蓄冷型
冷凍機30のシリンダ40に挿入して装着されている。
英ガラス管であり、この石英ガラス管105は該内外周
壁面にスポンジ状物質103が固着され、3段式蓄冷型
冷凍機30のシリンダ40に挿入して装着されている。
【0077】上記実施例6によれば、石英ガラス管10
5の内外周壁面にスポンジ状物質103が固着されてい
るので、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40への挿
入が容易にでき、組立性が向上できるとともに、シリン
ダ40等の熱収縮に伴う3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍
機取付シリンダ51との間隙の変動があっても、スポン
ジ状物質103が該間隙を塞ぎ、該間隙へのヘリウムガ
スの流入を抑制して、熱対流が防止でき、冷凍機の冷凍
性能の低下を抑えることができる。
5の内外周壁面にスポンジ状物質103が固着されてい
るので、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40への挿
入が容易にでき、組立性が向上できるとともに、シリン
ダ40等の熱収縮に伴う3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍
機取付シリンダ51との間隙の変動があっても、スポン
ジ状物質103が該間隙を塞ぎ、該間隙へのヘリウムガ
スの流入を抑制して、熱対流が防止でき、冷凍機の冷凍
性能の低下を抑えることができる。
【0078】また、石英ガラス管105が低熱膨張率の
材料であるので、冷凍機取付シリンダ51に組み込まれ
た際に常温状態から極低温状態に急激に冷却されても、
石英ガラス管105の熱収縮は小さく、冷凍機取付シリ
ンダ51とのクリアランスを小さく抑えることができ、
熱対流をより防止できる。
材料であるので、冷凍機取付シリンダ51に組み込まれ
た際に常温状態から極低温状態に急激に冷却されても、
石英ガラス管105の熱収縮は小さく、冷凍機取付シリ
ンダ51とのクリアランスを小さく抑えることができ、
熱対流をより防止できる。
【0079】実施例7.この実施例7は、この発明の請
求項4に係る他の実施例である。上記実施例6では、石
英ガラス管105の内外周壁面にスポンジ状物質103
を固着するものとしているが、この実施例7では、石英
ガラス管105の外周壁面およびシリンダ40の外周壁
面にそれぞれスポンジ状物質103を固着するものとし
ても、同様の効果を奏する。
求項4に係る他の実施例である。上記実施例6では、石
英ガラス管105の内外周壁面にスポンジ状物質103
を固着するものとしているが、この実施例7では、石英
ガラス管105の外周壁面およびシリンダ40の外周壁
面にそれぞれスポンジ状物質103を固着するものとし
ても、同様の効果を奏する。
【0080】なお、上記実施例6、7では、熱絶縁体と
して石英ガラス管105を用いるものとして説明してい
るが、熱絶縁体は管体で、低熱伝導材料でかつ低熱膨張
材料であればよく、例えばガラスエポキシ材を用いるこ
とができる。
して石英ガラス管105を用いるものとして説明してい
るが、熱絶縁体は管体で、低熱伝導材料でかつ低熱膨張
材料であればよく、例えばガラスエポキシ材を用いるこ
とができる。
【0081】実施例8.この実施例8は、この発明の請
求項5に係る一実施例である。図6はこの発明の実施例
8を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
求項5に係る一実施例である。図6はこの発明の実施例
8を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
【0082】図において、106は3段式蓄冷型冷凍機
30と冷凍機取付シリンダ51との間に充填される熱絶
縁体としての熱絶縁充填材であり、この熱絶縁充填材1
06は珪砂107をテフロン製の袋108に袋詰めして
構成されている。
30と冷凍機取付シリンダ51との間に充填される熱絶
縁体としての熱絶縁充填材であり、この熱絶縁充填材1
06は珪砂107をテフロン製の袋108に袋詰めして
構成されている。
【0083】上記実施例8によれば、熱絶縁充填材10
6が珪砂107を袋108に袋詰めして構成されている
ので、安価で取り扱いが容易となるとともに、珪砂10
7が袋108内で3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付
シリンダ51との間隙形状に合わせて流動して該間隙を
塞ぎ、熱対流を防止でき、冷凍機の冷凍性能の低下を抑
えることができる。
6が珪砂107を袋108に袋詰めして構成されている
ので、安価で取り扱いが容易となるとともに、珪砂10
7が袋108内で3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付
シリンダ51との間隙形状に合わせて流動して該間隙を
塞ぎ、熱対流を防止でき、冷凍機の冷凍性能の低下を抑
えることができる。
【0084】また、珪砂107が低熱伝導材料であるの
で、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40における熱
勾配により生じる高温部と低温部との熱伝導を抑えるこ
とができる。
で、3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40における熱
勾配により生じる高温部と低温部との熱伝導を抑えるこ
とができる。
【0085】なお、上記実施例8では、熱絶縁充填材1
07はテフロン製の袋108に珪砂107を袋詰めして
構成されたものとしているが、袋108はテフロンに限
らず低熱伝導材料であればよく、例えばガラス繊維布を
用いることができ、さらに袋詰めする材料は珪砂107
に限らず、粒状でかつ低熱伝導材料であれば良く、例え
ば粒状のガラス、セラミックを用いることができる。
07はテフロン製の袋108に珪砂107を袋詰めして
構成されたものとしているが、袋108はテフロンに限
らず低熱伝導材料であればよく、例えばガラス繊維布を
用いることができ、さらに袋詰めする材料は珪砂107
に限らず、粒状でかつ低熱伝導材料であれば良く、例え
ば粒状のガラス、セラミックを用いることができる。
【0086】実施例9.この実施例9は、この発明の請
求項6に係る一実施例である。図7はこの発明の実施例
9を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
求項6に係る一実施例である。図7はこの発明の実施例
9を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型冷凍機
と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面図であ
る。
【0087】図において、109は3段式蓄冷型冷凍機
30と冷凍機取付シリンダ51との間に配設される仕切
り板であり、この仕切り板109は低熱伝導材料、例え
ばテフロンからなるシート上に平行に複数の薄いフィン
110が一体形成され、該フィン110が3段式蓄冷型
冷凍機30の軸方向と直交するようにシリンダ40の外
周面に巻き付け固着されている。
30と冷凍機取付シリンダ51との間に配設される仕切
り板であり、この仕切り板109は低熱伝導材料、例え
ばテフロンからなるシート上に平行に複数の薄いフィン
110が一体形成され、該フィン110が3段式蓄冷型
冷凍機30の軸方向と直交するようにシリンダ40の外
周面に巻き付け固着されている。
【0088】上記実施例9によれば、仕切り板109の
フィン110により3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取
付シリンダ51との間隙が3段式蓄冷型冷凍機30の軸
方向と直交する方向に仕切られるので、ヘリウムガスの
軸方向の流れが防止され、冷凍機の冷凍性能の低下を抑
えることができる。
フィン110により3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取
付シリンダ51との間隙が3段式蓄冷型冷凍機30の軸
方向と直交する方向に仕切られるので、ヘリウムガスの
軸方向の流れが防止され、冷凍機の冷凍性能の低下を抑
えることができる。
【0089】また、寸法誤差により3段式蓄冷型冷凍機
30と冷凍機取付シリンダ51との間隙がばらつき、該
間隙が広くなった場合には、冷凍機取付シリンダ51の
内周壁面とフィン110の先端部とが微小間隙となり、
ラビリンス効果により、ヘリウムガスの軸方向の流れを
防止でき、また該間隙が狭くなった場合には、仕切り板
109のフィン110は厚みが薄く形成され弾性を有し
ているので、フィン110が傾いて、該先端部が冷凍機
取付シリンダ51の内壁面に当接して、ヘリウムガスの
軸方向の流れを防止できる。
30と冷凍機取付シリンダ51との間隙がばらつき、該
間隙が広くなった場合には、冷凍機取付シリンダ51の
内周壁面とフィン110の先端部とが微小間隙となり、
ラビリンス効果により、ヘリウムガスの軸方向の流れを
防止でき、また該間隙が狭くなった場合には、仕切り板
109のフィン110は厚みが薄く形成され弾性を有し
ているので、フィン110が傾いて、該先端部が冷凍機
取付シリンダ51の内壁面に当接して、ヘリウムガスの
軸方向の流れを防止できる。
【0090】さらに、仕切り板109のフィン110は
厚みが薄く形成され弾性を有しているので、加工上の3
段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40および冷凍機取付
シリンダ51の内外径のバラツキを吸収して、3段式蓄
冷型冷凍機30を冷凍機取付シリンダ51に挿入でき、
組立性を向上することができる。
厚みが薄く形成され弾性を有しているので、加工上の3
段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40および冷凍機取付
シリンダ51の内外径のバラツキを吸収して、3段式蓄
冷型冷凍機30を冷凍機取付シリンダ51に挿入でき、
組立性を向上することができる。
【0091】実施例10.この実施例10は、この発明
の請求項6に係る他の実施例である。上記実施例9で
は、シート上に平行に複数の薄いフィン110が一体形
成された仕切り板109をシリンダ40の外周面に巻き
付け固着するものとしているが、この実施例10では、
断面T字状に形成された帯状のテフロンシートをシリン
ダ40の外周面に巻き付け固着するものとし、同様の効
果を奏する。
の請求項6に係る他の実施例である。上記実施例9で
は、シート上に平行に複数の薄いフィン110が一体形
成された仕切り板109をシリンダ40の外周面に巻き
付け固着するものとしているが、この実施例10では、
断面T字状に形成された帯状のテフロンシートをシリン
ダ40の外周面に巻き付け固着するものとし、同様の効
果を奏する。
【0092】なお、上記実施例9、10では、仕切り板
109の材料としてテフロンを用いるものとして説明し
ているが、仕切り板109はテフロンに限らず低熱伝導
材料であればよく、例えば低熱伝導性のプラスチック
材、ゴム材等を用いることができる。
109の材料としてテフロンを用いるものとして説明し
ているが、仕切り板109はテフロンに限らず低熱伝導
材料であればよく、例えば低熱伝導性のプラスチック
材、ゴム材等を用いることができる。
【0093】また、上記実施例9、10では、3段式蓄
冷型冷凍機30の軸方向に直交するようにフィン110
を複数平行に設けるものとして説明しているが、フィン
110は少なくとも1枚あればよい。
冷型冷凍機30の軸方向に直交するようにフィン110
を複数平行に設けるものとして説明しているが、フィン
110は少なくとも1枚あればよい。
【0094】また、上記実施例9、10では、仕切り板
109をシリンダ40の外周面に固着するものとして説
明しているが、冷凍機取付シリンダ51の内壁面に固着
してもよい。
109をシリンダ40の外周面に固着するものとして説
明しているが、冷凍機取付シリンダ51の内壁面に固着
してもよい。
【0095】実施例11.この実施例11は、この発明
の請求項7に係る一実施例である。図8はこの発明の実
施例11を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型
冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図、図9は図8のIXーIX線に沿った断面図である。
の請求項7に係る一実施例である。図8はこの発明の実
施例11を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷型
冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図、図9は図8のIXーIX線に沿った断面図である。
【0096】図において、111は3段式蓄冷型冷凍機
30と冷凍機取付シリンダ51との間に配設される仕切
り板であり、この仕切り板111は低熱伝導材料、例え
ばテフロンからなるシート上に平行に複数の薄いフィン
112が一体形成され、該フィン112が3段式蓄冷型
冷凍機30の軸方向となるようにシリンダ40の外周面
に巻き付け固着されている。
30と冷凍機取付シリンダ51との間に配設される仕切
り板であり、この仕切り板111は低熱伝導材料、例え
ばテフロンからなるシート上に平行に複数の薄いフィン
112が一体形成され、該フィン112が3段式蓄冷型
冷凍機30の軸方向となるようにシリンダ40の外周面
に巻き付け固着されている。
【0097】上記実施例11によれば、仕切り板111
のフィン112により3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機
取付シリンダ51との間隙が3段式蓄冷型冷凍機30の
円周方向で仕切られるので、ヘリウムガスの円周方向の
流れが防止され、冷凍機の冷凍性能の低下を抑えること
ができる。
のフィン112により3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機
取付シリンダ51との間隙が3段式蓄冷型冷凍機30の
円周方向で仕切られるので、ヘリウムガスの円周方向の
流れが防止され、冷凍機の冷凍性能の低下を抑えること
ができる。
【0098】また、仕切り板111のフィン112は厚
みが薄く形成され弾性を有しているので、3段式蓄冷型
冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間隙が加工上
ばらついても、図10に示すように、フィン112が傾
いて、該先端部が冷凍機取付シリンダ51の内壁面に当
接しつつ、3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シリン
ダ51に挿入でき、組立性を向上することができる。
みが薄く形成され弾性を有しているので、3段式蓄冷型
冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間隙が加工上
ばらついても、図10に示すように、フィン112が傾
いて、該先端部が冷凍機取付シリンダ51の内壁面に当
接しつつ、3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シリン
ダ51に挿入でき、組立性を向上することができる。
【0099】なお、上記実施例11では、仕切り板11
1の材料としてテフロンを用いるものとして説明してい
るが、仕切り板111はテフロンに限らず低熱伝導材料
であればよく、例えば低熱伝導性のプラスチック材、ゴ
ム材等を用いることができる。
1の材料としてテフロンを用いるものとして説明してい
るが、仕切り板111はテフロンに限らず低熱伝導材料
であればよく、例えば低熱伝導性のプラスチック材、ゴ
ム材等を用いることができる。
【0100】また、上記実施例11では、3段式蓄冷型
冷凍機30の軸方向に平行となるようにフィン112を
複数平行に設けるものとして説明しているが、フィン1
12は少なくとも1枚あればよい。
冷凍機30の軸方向に平行となるようにフィン112を
複数平行に設けるものとして説明しているが、フィン1
12は少なくとも1枚あればよい。
【0101】実施例12.この実施例12は、この発明
の請求項8に係る一実施例である。図11はこの発明の
実施例12を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷
型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図である。
の請求項8に係る一実施例である。図11はこの発明の
実施例12を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷
型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図である。
【0102】図において、113は3段式蓄冷型冷凍機
30のシリンダ40の外周壁面に固着された低熱伝導基
材としての管状の基材であり、この基材113の外周壁
面には円周方向に複数の溝113aが形成されている。
114は基材113の溝113aに配設され、冷凍機取
付シリンダ51との間でシール作用するリング状のシー
ル材である。ここで、基材113は低熱伝導材料である
プラスチック材、フェノール樹脂、発泡材等を用いるこ
とができ、シール材114はテフロン系ピストンリン
グ、カプトンシートのリング等を用いることができる。
30のシリンダ40の外周壁面に固着された低熱伝導基
材としての管状の基材であり、この基材113の外周壁
面には円周方向に複数の溝113aが形成されている。
114は基材113の溝113aに配設され、冷凍機取
付シリンダ51との間でシール作用するリング状のシー
ル材である。ここで、基材113は低熱伝導材料である
プラスチック材、フェノール樹脂、発泡材等を用いるこ
とができ、シール材114はテフロン系ピストンリン
グ、カプトンシートのリング等を用いることができる。
【0103】上記実施例12によれば、基材113が3
段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間
に配設され、熱対流を防止し、さらにシール材114が
3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との
間隙の軸方向のヘリウムガスの流れを防止し、冷凍機の
冷凍性能の低下を抑えることができる。
段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間
に配設され、熱対流を防止し、さらにシール材114が
3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との
間隙の軸方向のヘリウムガスの流れを防止し、冷凍機の
冷凍性能の低下を抑えることができる。
【0104】また、シール材114が配設されているの
で、加工上の3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40お
よび冷凍機取付シリンダ51の内外径のバラツキを吸収
して、3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シリンダ5
1に挿入でき、組立性を向上することができる。
で、加工上の3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40お
よび冷凍機取付シリンダ51の内外径のバラツキを吸収
して、3段式蓄冷型冷凍機30を冷凍機取付シリンダ5
1に挿入でき、組立性を向上することができる。
【0105】実施例13.この実施例13は、この発明
の請求項8に係る他の実施例である。上記実施例12で
は、管状の基材113を一体物で構成するものとしてい
るが、この実施例13では、図12に示すように、管状
の基材113を複数分割して構成するものとし、同様の
効果を奏する。
の請求項8に係る他の実施例である。上記実施例12で
は、管状の基材113を一体物で構成するものとしてい
るが、この実施例13では、図12に示すように、管状
の基材113を複数分割して構成するものとし、同様の
効果を奏する。
【0106】なお、シール材114は、断面形状がC字
状に限らず、冷凍機取付シリンダ51との間でシール作
用があればよく、例えば、図13の(a)〜(c)に示
すように、Uシール、Vシール等を用いることができ
る。
状に限らず、冷凍機取付シリンダ51との間でシール作
用があればよく、例えば、図13の(a)〜(c)に示
すように、Uシール、Vシール等を用いることができ
る。
【0107】実施例14.この実施例14は、この発明
の請求項9に係る一実施例である。図14はこの発明の
実施例14を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷
型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図である。
の請求項9に係る一実施例である。図14はこの発明の
実施例14を示す超電導マグネットにおける3段式蓄冷
型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図である。
【0108】図において、115は冷凍機取付シリンダ
51の冷凍機入口に形成されたテーパ面である。
51の冷凍機入口に形成されたテーパ面である。
【0109】上記実施例14によれば、テーパ面115
が冷凍機取付シリンダ51の冷凍機入口に形成されてい
るので、熱絶縁体であるスポンジ状物質103がシリン
ダ40の外周面に固着された3段式蓄冷型冷凍機30を
冷凍機取付シリンダ51に挿入する際に、冷凍機入口で
スポンジ状物質103が引っ掛かることなくテーパ面1
15に案内されてスムーズに挿入され、組立性を向上す
ることができる。
が冷凍機取付シリンダ51の冷凍機入口に形成されてい
るので、熱絶縁体であるスポンジ状物質103がシリン
ダ40の外周面に固着された3段式蓄冷型冷凍機30を
冷凍機取付シリンダ51に挿入する際に、冷凍機入口で
スポンジ状物質103が引っ掛かることなくテーパ面1
15に案内されてスムーズに挿入され、組立性を向上す
ることができる。
【0110】実施例15.この実施例15は、この発明
の請求項10に係る一実施例である。この実施例15で
は、3段式蓄冷型冷凍機30、つまり冷凍機取付シリン
ダ51の取付角度を水平面に対して15°としている。
の請求項10に係る一実施例である。この実施例15で
は、3段式蓄冷型冷凍機30、つまり冷凍機取付シリン
ダ51の取付角度を水平面に対して15°としている。
【0111】ここで、3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機
取付シリンダ51との間に充満されたヘリウムガスは、
シリンダ40の各段の高温部におけるシリンダ円周方向
で下面部から上面部方向に生じるヘリウムガスの上昇に
伴うシリンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差、およ
び低温部におけるシリンダ円周方向で上面部から下面部
方向に生じるヘリウムガスの下降に伴うシリンダ上下面
部でのヘリウムガスの圧力差により、低温部の下面部→
高温部の下面部→高温部の上面部→低温部の上面部→低
温部の下面部と流れ、熱対流を生じる。
取付シリンダ51との間に充満されたヘリウムガスは、
シリンダ40の各段の高温部におけるシリンダ円周方向
で下面部から上面部方向に生じるヘリウムガスの上昇に
伴うシリンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差、およ
び低温部におけるシリンダ円周方向で上面部から下面部
方向に生じるヘリウムガスの下降に伴うシリンダ上下面
部でのヘリウムガスの圧力差により、低温部の下面部→
高温部の下面部→高温部の上面部→低温部の上面部→低
温部の下面部と流れ、熱対流を生じる。
【0112】しかしながら、上記実施例15によれば、
3段式蓄冷型冷凍機30が水平面に対して15°傾斜し
ているので、シリンダ40の各段の高温部におけるシリ
ンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差、および低温部
におけるシリンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差が
小さくなり、熱対流が抑制され、冷凍性能を向上するこ
とができる。
3段式蓄冷型冷凍機30が水平面に対して15°傾斜し
ているので、シリンダ40の各段の高温部におけるシリ
ンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差、および低温部
におけるシリンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差が
小さくなり、熱対流が抑制され、冷凍性能を向上するこ
とができる。
【0113】また、3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取
付シリンダ51との間の熱対流が抑制されているので、
充填する熱絶縁体を無くすことも可能となり、組立性を
向上することができる。
付シリンダ51との間の熱対流が抑制されているので、
充填する熱絶縁体を無くすことも可能となり、組立性を
向上することができる。
【0114】なお、3段式蓄冷型冷凍機30の取付角度
を10°未満とすると、シリンダ40の各段の高温部に
おけるシリンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差、お
よび低温部におけるシリンダ上下面部でのヘリウムガス
の圧力差が小さくならず、熱対流が発生してしまい、ま
た25°を越えると、所望の冷凍性能を得るためにシリ
ンダ40の長さを確保する必要上、第1および第2熱シ
ールド6、5、真空層4の各間隔を大きくとる必要があ
り、装置が大形となってしまう。従って、3段式蓄冷型
冷凍機30の取付角度は10〜25°がよい。
を10°未満とすると、シリンダ40の各段の高温部に
おけるシリンダ上下面部でのヘリウムガスの圧力差、お
よび低温部におけるシリンダ上下面部でのヘリウムガス
の圧力差が小さくならず、熱対流が発生してしまい、ま
た25°を越えると、所望の冷凍性能を得るためにシリ
ンダ40の長さを確保する必要上、第1および第2熱シ
ールド6、5、真空層4の各間隔を大きくとる必要があ
り、装置が大形となってしまう。従って、3段式蓄冷型
冷凍機30の取付角度は10〜25°がよい。
【0115】実施例16.この実施例16は、この発明
の請求項11に係る一実施例である。図15はこの発明
の実施例16を示す超電導マグネットにおける3段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断
面図である。
の請求項11に係る一実施例である。図15はこの発明
の実施例16を示す超電導マグネットにおける3段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断
面図である。
【0116】図において、116は3段式蓄冷型冷凍機
30のシリンダ40の外周面に装着された熱絶縁体とし
ての管体であり、この管体116は、シリンダ40の外
径と同等の内径に、かつ、冷凍機取付シリンダ51の内
径と同等の外径に加工され、さらに冷凍機の軸方向に2
つ割りに分割して構成している。ここでは、管体116
は低熱伝導材料、例えばフェノール樹脂、ガラスエポキ
シ樹脂を用いることができる。
30のシリンダ40の外周面に装着された熱絶縁体とし
ての管体であり、この管体116は、シリンダ40の外
径と同等の内径に、かつ、冷凍機取付シリンダ51の内
径と同等の外径に加工され、さらに冷凍機の軸方向に2
つ割りに分割して構成している。ここでは、管体116
は低熱伝導材料、例えばフェノール樹脂、ガラスエポキ
シ樹脂を用いることができる。
【0117】上記実施例16によれば、管体116が2
つ割りで構成されているので、シリンダ40への取り付
けが容易となり、組立性を向上することができる。ま
た、管体116の加工精度を高めることにより、冷凍機
取付シリンダ51との間隙を小さくでき、熱対流を抑制
できる。
つ割りで構成されているので、シリンダ40への取り付
けが容易となり、組立性を向上することができる。ま
た、管体116の加工精度を高めることにより、冷凍機
取付シリンダ51との間隙を小さくでき、熱対流を抑制
できる。
【0118】実施例17.この実施例17は、この発明
の請求項12に係る一実施例である。図16はこの発明
の実施例17を示す超電導マグネットにおける3段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断
面図である。
の請求項12に係る一実施例である。図16はこの発明
の実施例17を示す超電導マグネットにおける3段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断
面図である。
【0119】図において、117はシリンダ40の外径
より突出しないようにシリンダ40に取り付けられた中
空リング状のヒートステージである。
より突出しないようにシリンダ40に取り付けられた中
空リング状のヒートステージである。
【0120】上記実施例17によれば、シリンダ40に
取り付けられたヒートステージ117がシリンダ40の
外径より突出していないので、冷凍機取付シリンダ51
の内径をシリンダ40の外径とほぼ同等に加工すること
により、3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ
51との間隙を小さくすることができ、熱絶縁体を取り
付けることなく、熱対流を抑制して、冷凍性能を向上す
ることができる。
取り付けられたヒートステージ117がシリンダ40の
外径より突出していないので、冷凍機取付シリンダ51
の内径をシリンダ40の外径とほぼ同等に加工すること
により、3段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ
51との間隙を小さくすることができ、熱絶縁体を取り
付けることなく、熱対流を抑制して、冷凍性能を向上す
ることができる。
【0121】実施例18.この実施例18は、この発明
の請求項12に係る他の実施例である。図17はこの発
明の実施例18を示す超電導マグネットにおける3段式
蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部
断面図である。
の請求項12に係る他の実施例である。図17はこの発
明の実施例18を示す超電導マグネットにおける3段式
蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部
断面図である。
【0122】上記実施例18では、冷凍機取付シリンダ
51にベロー118を取り付けている。従って、ヒート
ステージ117をシリンダ40の外径より突出しないよ
うにシリンダ40に取り付け、冷凍機取付シリンダ51
の内径をシリンダ40の外径とほぼ同等に加工して、3
段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間
隙を小さくした際に、シリンダ40の各段の軸ずれ、寸
法誤差等により発生する応力をベロー118で吸収する
ことができる。
51にベロー118を取り付けている。従って、ヒート
ステージ117をシリンダ40の外径より突出しないよ
うにシリンダ40に取り付け、冷凍機取付シリンダ51
の内径をシリンダ40の外径とほぼ同等に加工して、3
段式蓄冷型冷凍機30と冷凍機取付シリンダ51との間
隙を小さくした際に、シリンダ40の各段の軸ずれ、寸
法誤差等により発生する応力をベロー118で吸収する
ことができる。
【0123】実施例19.この実施例19は、この発明
の請求項13に係る一実施例である。図18はこの発明
の実施例19を示す超電導マグネットにおける3段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断
面図である。
の請求項13に係る一実施例である。図18はこの発明
の実施例19を示す超電導マグネットにおける3段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断
面図である。
【0124】図において、119は冷凍機取付シリンダ
51の内径とほぼ同等の外径に形成され、ベロー120
が取り付けられた副シリンダであり、この副シリンダ1
19は3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周面
に取り付けられて冷凍機取付シリンダ51に挿入されて
いる。
51の内径とほぼ同等の外径に形成され、ベロー120
が取り付けられた副シリンダであり、この副シリンダ1
19は3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40の外周面
に取り付けられて冷凍機取付シリンダ51に挿入されて
いる。
【0125】上記実施例19によれば、副シリンダ11
9が冷凍機取付シリンダ51の内径とほぼ同等の外径に
形成されているので、冷凍機取付シリンダ51との間隙
を小さくすることができ、熱対流を抑制して、冷凍性能
を向上することができる。また、3段式蓄冷型冷凍機3
0を冷凍機取付シリンダ51に挿入する際に、シリンダ
40の軸ずれ等により3段式蓄冷型冷凍機30に応力が
加わっても、副シリンダ119のベロー120により該
応力を吸収することができる。
9が冷凍機取付シリンダ51の内径とほぼ同等の外径に
形成されているので、冷凍機取付シリンダ51との間隙
を小さくすることができ、熱対流を抑制して、冷凍性能
を向上することができる。また、3段式蓄冷型冷凍機3
0を冷凍機取付シリンダ51に挿入する際に、シリンダ
40の軸ずれ等により3段式蓄冷型冷凍機30に応力が
加わっても、副シリンダ119のベロー120により該
応力を吸収することができる。
【0126】なお、上記各実施例における超電導マグネ
ットは、磁気共鳴画像診断装置に適用するものとして説
明しているが、磁気浮上列車、シンクロトロンラジエー
ション、結晶引き上げ装置等にも適用することができ
る。
ットは、磁気共鳴画像診断装置に適用するものとして説
明しているが、磁気浮上列車、シンクロトロンラジエー
ション、結晶引き上げ装置等にも適用することができ
る。
【0127】また、上記各実施例では、円筒形の超電導
コイル1の軸方向と略平行に配設された3段式蓄冷型冷
凍機30に適用するものとして説明しているが、この発
明はこれに限定されるものではなく、例えばレーストラ
ック形状の超電導コイルに略水平に配設された3段式蓄
冷型冷凍機30にも適用することができる。
コイル1の軸方向と略平行に配設された3段式蓄冷型冷
凍機30に適用するものとして説明しているが、この発
明はこれに限定されるものではなく、例えばレーストラ
ック形状の超電導コイルに略水平に配設された3段式蓄
冷型冷凍機30にも適用することができる。
【0128】また、上記各実施例では、3段式蓄冷型冷
凍機30に適用するものとして説明しているが、ヒート
ステージの一部が液体ヘリウムを再液化できる冷凍性能
を有するものであればよく、2段式蓄冷型冷凍機であっ
ても、4段式蓄冷型冷凍機であっても適用することがで
きる。
凍機30に適用するものとして説明しているが、ヒート
ステージの一部が液体ヘリウムを再液化できる冷凍性能
を有するものであればよく、2段式蓄冷型冷凍機であっ
ても、4段式蓄冷型冷凍機であっても適用することがで
きる。
【0129】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0130】この発明の請求項1に係る超電導マグネッ
トは、ひも状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリン
ダ外周壁面に巻装しているので、熱絶縁体の巻装が容易
で、形状寸法の自由度が大きく、多段式蓄冷型冷凍機の
シリンダと冷凍機取付シリンダとのクリアランスに対応
できる熱絶縁が容易に得られるとともに、熱絶縁体が多
段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの
間に充填され、極低温冷媒ガスの熱対流を防止し、効率
的に熱絶縁でき、冷凍性能を向上することができる。
トは、ひも状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリン
ダ外周壁面に巻装しているので、熱絶縁体の巻装が容易
で、形状寸法の自由度が大きく、多段式蓄冷型冷凍機の
シリンダと冷凍機取付シリンダとのクリアランスに対応
できる熱絶縁が容易に得られるとともに、熱絶縁体が多
段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの
間に充填され、極低温冷媒ガスの熱対流を防止し、効率
的に熱絶縁でき、冷凍性能を向上することができる。
【0131】また、この発明の請求項2に係る超電導マ
グネットは、円筒形のスポンジ状の熱絶縁体を多段式蓄
冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着しているので、多
段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの
クリアランスに対応できる熱絶縁が容易に得られるとと
もに、熱絶縁体が多段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍
機取付シリンダとの間に充填され、極低温冷媒ガスの熱
対流を防止し、効率的に熱絶縁でき、冷凍性能を向上す
ることができる。
グネットは、円筒形のスポンジ状の熱絶縁体を多段式蓄
冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着しているので、多
段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの
クリアランスに対応できる熱絶縁が容易に得られるとと
もに、熱絶縁体が多段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍
機取付シリンダとの間に充填され、極低温冷媒ガスの熱
対流を防止し、効率的に熱絶縁でき、冷凍性能を向上す
ることができる。
【0132】また、この発明の請求項3に係る超電導マ
グネットは、外周面にカバーが配設された円筒形のスポ
ンジ状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周
壁面に装着しているので、熱絶縁体を装着した多段式蓄
冷型冷凍機の挿入が容易となり、組立性を向上すること
ができる。
グネットは、外周面にカバーが配設された円筒形のスポ
ンジ状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周
壁面に装着しているので、熱絶縁体を装着した多段式蓄
冷型冷凍機の挿入が容易となり、組立性を向上すること
ができる。
【0133】また、この発明の請求項4に係る超電導マ
グネットは、内外周壁面にスポンジ状の熱絶縁物質が固
着された管状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリン
ダ外周壁面に装着しているので、熱絶縁体にスポンジ状
の熱絶縁物質が一体化され、多段式蓄冷型冷凍機のシリ
ンダへの装着が容易となり、さらに冷凍機取付シリンダ
への挿入が容易となり、組立性を向上することができ
る。。
グネットは、内外周壁面にスポンジ状の熱絶縁物質が固
着された管状の熱絶縁体を多段式蓄冷型冷凍機のシリン
ダ外周壁面に装着しているので、熱絶縁体にスポンジ状
の熱絶縁物質が一体化され、多段式蓄冷型冷凍機のシリ
ンダへの装着が容易となり、さらに冷凍機取付シリンダ
への挿入が容易となり、組立性を向上することができ
る。。
【0134】また、この発明の請求項5に係る超電導マ
グネットは、粒状の熱絶縁物質が袋詰めされた熱絶縁体
を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に充
填しているので、粒状の熱絶縁物質が袋内で流動して多
段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙に隙間
なく熱絶縁体を充填でき、極低温冷媒ガスの熱対流を防
止できるとともに、熱絶縁体を安価にできる。
グネットは、粒状の熱絶縁物質が袋詰めされた熱絶縁体
を多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に充
填しているので、粒状の熱絶縁物質が袋内で流動して多
段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間隙に隙間
なく熱絶縁体を充填でき、極低温冷媒ガスの熱対流を防
止できるとともに、熱絶縁体を安価にできる。
【0135】また、この発明の請求項6に係る超電導マ
グネットは、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷凍機の軸
方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型冷凍機と冷
凍機取付シリンダとの間に配設しているので、極低温冷
媒ガスの軸方向の流れが阻止され、熱対流を抑制できる
とともに、加工精度によるシリンダの寸法のバラツキを
吸収できる。
グネットは、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷凍機の軸
方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型冷凍機と冷
凍機取付シリンダとの間に配設しているので、極低温冷
媒ガスの軸方向の流れが阻止され、熱対流を抑制できる
とともに、加工精度によるシリンダの寸法のバラツキを
吸収できる。
【0136】また、この発明の請求項7に係る超電導マ
グネットは、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷凍機の円
周方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型冷凍機と
冷凍機取付シリンダとの間に配設しているので、極低温
冷媒ガスの円周方向の流れが阻止され、熱対流を抑制で
きるとともに、加工精度によるシリンダの寸法のバラツ
キを吸収できる。
グネットは、極低温冷媒ガスの多段式蓄冷型冷凍機の円
周方向の流れを仕切る仕切り板を多段式蓄冷型冷凍機と
冷凍機取付シリンダとの間に配設しているので、極低温
冷媒ガスの円周方向の流れが阻止され、熱対流を抑制で
きるとともに、加工精度によるシリンダの寸法のバラツ
キを吸収できる。
【0137】また、この発明の請求項8に係る超電導マ
グネットは、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に
管状の低熱伝導基材を装着するとともに、冷凍機取付シ
リンダ内周壁面との間でシール作用するシール材を低熱
伝導基材に装着しているので、極低温冷媒ガスの流れが
阻止され、熱対流を抑制できるとともに、加工精度によ
るシリンダの寸法のバラツキを吸収できる。
グネットは、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に
管状の低熱伝導基材を装着するとともに、冷凍機取付シ
リンダ内周壁面との間でシール作用するシール材を低熱
伝導基材に装着しているので、極低温冷媒ガスの流れが
阻止され、熱対流を抑制できるとともに、加工精度によ
るシリンダの寸法のバラツキを吸収できる。
【0138】また、この発明の請求項9に係る超電導マ
グネットは、冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入口をテー
パ面としているので、熱絶縁体の挿入が容易となり、組
立性を向上することができる。
グネットは、冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入口をテー
パ面としているので、熱絶縁体の挿入が容易となり、組
立性を向上することができる。
【0139】また、この発明の請求項10に係る超電導
マグネットは、多段式蓄冷型冷凍機の取付角度が10〜
25°としているので、装置の小形化を確保しながら、
多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間での極
低温冷媒ガスの熱対流を抑制できる。
マグネットは、多段式蓄冷型冷凍機の取付角度が10〜
25°としているので、装置の小形化を確保しながら、
多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間での極
低温冷媒ガスの熱対流を抑制できる。
【0140】また、この発明の請求項11に係る超電導
マグネットは、熱絶縁体は軸方向に2つ割りの管体とし
ているので、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダへの熱絶縁
体の装着が容易となる。
マグネットは、熱絶縁体は軸方向に2つ割りの管体とし
ているので、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダへの熱絶縁
体の装着が容易となる。
【0141】また、この発明の請求項12に係る超電導
マグネットは、多段式蓄冷型冷凍機のヒートステージを
多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外径より突出しないよう
にしているので、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍
機取付シリンダとの間隙を小さくすることができ、熱絶
縁体を取り付けることなく、熱対流を抑制できる。
マグネットは、多段式蓄冷型冷凍機のヒートステージを
多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外径より突出しないよう
にしているので、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍
機取付シリンダとの間隙を小さくすることができ、熱絶
縁体を取り付けることなく、熱対流を抑制できる。
【0142】また、この発明の請求項13に係る超電導
マグネットは、冷凍機取付シリンダの内径とほぼ等しい
外径を有する副シリンダをベローを介して多段式蓄冷型
冷凍機のシリンダ外周面に取り付けているので、多段式
蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの間隙
を小さくすることができ、熱対流を抑制できるととも
に、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダの軸ずれを吸収でき
る。
マグネットは、冷凍機取付シリンダの内径とほぼ等しい
外径を有する副シリンダをベローを介して多段式蓄冷型
冷凍機のシリンダ外周面に取り付けているので、多段式
蓄冷型冷凍機のシリンダと冷凍機取付シリンダとの間隙
を小さくすることができ、熱対流を抑制できるととも
に、多段式蓄冷型冷凍機のシリンダの軸ずれを吸収でき
る。
【図1】この発明の実施例1を示す超電導マグネットに
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図2】この発明の実施例2を示す超電導マグネットに
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図3】この発明の実施例4を示す超電導マグネットに
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図4】この発明の実施例5を示す超電導マグネットに
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図5】この発明の実施例6を示す超電導マグネットに
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図6】この発明の実施例8を示す超電導マグネットに
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図7】この発明の実施例9を示す超電導マグネットに
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
おける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図8】この発明の実施例11を示す超電導マグネット
における3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの
接続構造の要部断面図である。
における3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの
接続構造の要部断面図である。
【図9】図8のIXーIX線に沿った断面図である。
【図10】この発明の実施例11を示す超電導マグネッ
トにおける仕切り板の取付状態を説明する断面図であ
る。
トにおける仕切り板の取付状態を説明する断面図であ
る。
【図11】この発明の実施例12を示す超電導マグネッ
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
【図12】この発明の実施例13を示す超電導マグネッ
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
【図13】(a)〜(c)はそれぞれこの発明の実施例
13を示す超電導マグネットにおけるシール材形状の断
面図である。
13を示す超電導マグネットにおけるシール材形状の断
面図である。
【図14】この発明の実施例14を示す超電導マグネッ
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
【図15】この発明の実施例16を示す超電導マグネッ
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
【図16】この発明の実施例17を示す超電導マグネッ
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
【図17】この発明の実施例18を示す超電導マグネッ
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
【図18】この発明の実施例19を示す超電導マグネッ
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
トにおける3段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダと
の接続構造の要部断面図である。
【図19】従来の超電導マグネットの一例を示す断面図
である。
である。
【図20】従来の超電導マグネットの他の例を示す一部
破断斜視図である。
破断斜視図である。
【図21】従来の超電導マグネットにおける3段式蓄冷
型冷凍機の構成を示す模式的断面図である。
型冷凍機の構成を示す模式的断面図である。
【図22】従来の超電導マグネットにおける3段式蓄冷
型冷凍機の取付構造の模式的断面図である。
型冷凍機の取付構造の模式的断面図である。
【図23】従来の超電導マグネットにおける冷凍機取付
シリンダと熱シールドとの接続構造の一部破断平面図で
ある。
シリンダと熱シールドとの接続構造の一部破断平面図で
ある。
【図24】従来の超電導マグネットにおける3段式蓄冷
型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図である。
型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接続構造の要部断面
図である。
1 超電導コイル 2 ヘリウム槽(極低温冷媒槽) 3 液体ヘリウム(極低温冷媒) 4 真空槽 5 第2熱シールド 6 第1熱シールド 10 第1段ヒートステージ 11 第2段ヒートステージ 30 3段式蓄冷型冷凍機 40 シリンダ 43 第3段ヒートステージ 51 冷凍機取付シリンダ 100 対流防止チューブ(熱絶縁体) 102 対流防止材(熱絶縁体) 103 スポンジ状物質(熱絶縁体) 104 テフロンシート(カバー) 105 石英ガラス管(熱絶縁体) 106 熱絶縁充填材(熱絶縁体) 107 珪砂(熱絶縁物質) 108 袋 109 仕切り板 111 仕切り板 113 基材(低熱伝導基材) 114 シール材 115 テーパ面 116 管体(熱絶縁体) 117 ヒートステージ 119 副シリンダ 120 ベロー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 収二 赤穂市天和651番地 三菱電機株式会社 赤穂製作所内 (72)発明者 岸田 光弘 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 吉村 秀人 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 長尾 政志 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 稲口 隆 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 6/00 ZAA
Claims (13)
- 【請求項1】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、ひも状の熱絶縁体を前記多段
式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に巻装したことを特
徴とする超電導マグネット。 - 【請求項2】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、円筒形のスポンジ状の熱絶縁
体を前記多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着
したことを特徴とする超電導マグネット。 - 【請求項3】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、外周面にカバーが配設された
円筒形のスポンジ状の熱絶縁体を前記多段式蓄冷型冷凍
機のシリンダ外周壁面に装着したことを特徴とする超電
導マグネット。 - 【請求項4】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、内外周壁面にスポンジ状の熱
絶縁物質が固着された管状の熱絶縁体を前記多段式蓄冷
型冷凍機のシリンダ外周壁面に装着したことを特徴とす
る超電導マグネット。 - 【請求項5】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、粒状の熱絶縁物質が袋詰めさ
れた熱絶縁体を前記多段式蓄冷型冷凍機と前記冷凍機取
付シリンダとの間に充填したことを特徴とする超電導マ
グネット。 - 【請求項6】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、前記極低温冷媒ガスの前記多
段式蓄冷型冷凍機の軸方向の流れを仕切る仕切り板を前
記多段式蓄冷型冷凍機と前記冷凍機取付シリンダとの間
に配設したことを特徴とする超電導マグネット。 - 【請求項7】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、前記極低温冷媒ガスの前記多
段式蓄冷型冷凍機の円周方向の流れを仕切る仕切り板を
前記多段式蓄冷型冷凍機と前記冷凍機取付シリンダとの
間に配設したことを特徴とする超電導マグネット。 - 【請求項8】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、前記多段式蓄冷型冷凍機のシ
リンダ外周壁面に管状の低熱伝導基材を装着するととも
に、前記冷凍機取付シリンダ内周壁面との間でシール作
用するシール材を前記低熱伝導基材に装着したことを特
徴とする超電導マグネット。 - 【請求項9】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シー
ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が前
記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中
に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機と、前記多段
式蓄冷型冷凍機と前記冷凍機取付シリンダとの間に充填
された熱絶縁体とを備えた超電導マグネットであって、
前記冷凍機取付シリンダの冷凍機挿入口をテーパ面とし
たことを特徴とする超電導マグネット。 - 【請求項10】 超電導コイルと、前記超電導コイルを
収納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液
する極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シ
ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が
前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気
中に臨み、他端が前記真空槽に取り付けられた冷凍機取
付シリンダと、前記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定さ
れ、少なくともヒートステージの一部で前記冷凍機取付
シリンダ内に引き出された前記極低温冷媒ガスを再液化
する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネットで
あって、前記多段式蓄冷型冷凍機の取付角度が10〜2
5°としたことを特徴とする超電導マグネット。 - 【請求項11】 超電導コイルと、前記超電導コイルを
収納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液
する極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シ
ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が
前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気
中に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り
付けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリ
ンダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一
部で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低
温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機と、前記多
段式蓄冷型冷凍機と前記冷凍機取付シリンダとの間に充
填された熱絶縁体とを備えた超電導マグネットであっ
て、前記熱絶縁体は軸方向に2つ割りの管体としたこと
を特徴とする超電導マグネット。 - 【請求項12】 超電導コイルと、前記超電導コイルを
収納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液
する極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シ
ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が
前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気
中に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り
付けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリ
ンダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一
部で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低
温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた
超電導マグネットであって、前記多段式蓄冷型冷凍機の
ヒートステージを前記多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外
径より突出しないようにしたことを特徴とする超電導マ
グネット。 - 【請求項13】 超電導コイルと、前記超電導コイルを
収納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液
する極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する熱シ
ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、一端が
前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気
中に臨み、他端が略水平になるように前記真空槽に取り
付けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリ
ンダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一
部で前記冷凍機取付シリンダ内に引き出された前記極低
温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた
超電導マグネットであって、前記冷凍機取付シリンダの
内径とほぼ等しい外径を有する副シリンダをベローを介
して前記多段式蓄冷型冷凍機のシリンダ外周面に取り付
けたことを特徴とする超電導マグネット。
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---|---|---|---|
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GB2395252B (en) | 2002-11-07 | 2005-12-14 | Oxford Magnet Tech | A pulse tube refrigerator |
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