JP3448327B2 - Cooling system - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷却装置に関し、特に
詳述すれば、超電導磁石を使い浮上、推進する磁気浮上
車両の超電導磁石の冷却と超電導磁石を収納している容
器の周りを覆っているシールド板の冷却と超電導磁石等
の被冷却体の冷却に適する冷却装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device, and more particularly, it cools a superconducting magnet of a magnetically levitated vehicle that levitates and propels by using a superconducting magnet and covers the circumference of a container containing the superconducting magnet. The present invention relates to a cooling device suitable for cooling a shield plate and a cooled object such as a superconducting magnet.

【０００２】[0002]

【従来の技術】被冷却体としての超電導磁石は、超電導
状態を維持するため、液体ヘリウムを充填してある超電
導磁石に収納し、約4.４Ｋに冷却させるが、しかし、外
部から、この容器に侵入する熱（輻射熱、伝導熱）によ
り、液体ヘリウムの一部が蒸発する。この蒸発した液体
ヘリウムは、冷凍装置により冷却され、再び液体となる
が、容器に侵入する熱が多いと、蒸発した液体ヘリウム
は冷凍装置で冷却しても液化出来ず、容器内の液体ヘリ
ウムは減少し、超電導磁石の超電導状態を維持出来なく
なる。容器に侵入する熱（輻射熱、伝導熱）を小さくす
るため、容器の周囲を約７７Ｋに冷却したシールド板で
覆うことが必要となる。2. Description of the Related Art In order to maintain a superconducting state, a superconducting magnet to be cooled is housed in a superconducting magnet filled with liquid helium and cooled to about 4.4K. Part of the liquid helium is evaporated by the heat (radiation heat, conduction heat) entering the. The evaporated liquid helium is cooled by the refrigerating device and becomes liquid again. However, if there is a large amount of heat entering the container, the evaporated liquid helium cannot be liquefied even if it is cooled by the refrigerating device, and the liquid helium in the container is It decreases, and the superconducting state of the superconducting magnet cannot be maintained. In order to reduce the heat (radiation heat, conduction heat) entering the container, it is necessary to cover the circumference of the container with a shield plate cooled to about 77K.

【０００３】超電導磁石を冷却する冷却装置と超電導磁
石を収納している容器の周りを覆っているシールド板を
冷却する冷却装置が、THE SECOND INTERNATIONAL SEMIN
AR SUPERCONDUCTIVE MAGNETICLEVITATED TRAINの「浮上
式鉄道超電導磁石システム」の１７、１８ページに開示
されている。The cooling device for cooling the superconducting magnet and the cooling device for cooling the shield plate covering the container containing the superconducting magnet are known as THE SECOND INTERNATIONAL SEMIN.
AR SUPERCONDUCTIVE MAGNETIC LEVITATED TRAIN's "levitation type railway superconducting magnet system" is disclosed on pages 17 and 18.

【０００４】この従来例を図１７、図１８に基づき説明
する。図１７の例は、超電導磁石を冷却する冷却装置
で、圧縮機５０１で高圧（約１５気圧）に圧縮されたヘ
リウムガスは、冷凍機の高圧入口に流入する。冷凍発生
部５０２内には、膨張部を有する冷凍機とジュールトム
ソン回路を構成する熱交換器、予冷熱交換器、ジュール
トムソン弁とが設けて有り、圧縮ヘリウムガスは、膨張
部で発生した冷凍と、液体ヘリウム５０４ｂが入ってい
る容器５０４のガス層５０４ａに設けられている熱交換
器５０３から冷凍発生部５０２方向に流れる低圧、低温
のヘリウムガスとにより冷却され、ジュールトムソン弁
（図示していない）に流入し、そこで、等エンタルピー
膨張し、約1.２気圧、4.４Ｋとなり、ヘリウムガスの一
部が液体となって、熱交換器５０３に流入する。熱交換
器５０３に流入した液と蒸気の二相流のヘリウムは液を
蒸発させることにより、容器内の蒸発したヘリウム蒸気
を再凝縮させ、容器５０４内の液体ヘリウムを一定量に
維持する。この結果、超電導磁石等の被冷却体５０５
は、常に、約4.４Ｋに冷却される。This conventional example will be described with reference to FIGS. The example of FIG. 17 is a cooling device for cooling the superconducting magnet, and the helium gas compressed to a high pressure (about 15 atm) by the compressor 501 flows into the high pressure inlet of the refrigerator. In the freezing generation unit 502, a refrigerator having an expansion unit, a heat exchanger forming a Joule-Thomson circuit, a pre-cooling heat exchanger, and a Joule Thomson valve are provided, and the compressed helium gas is the refrigeration generated in the expansion unit. And a low-pressure, low-temperature helium gas flowing toward the freezing generation section 502 from the heat exchanger 503 provided in the gas layer 504a of the container 504 containing the liquid helium 504b, and the Joule-Thomson valve (not shown). No.), where there is isenthalpic expansion to about 1.2 atm and 4.4 K, and part of the helium gas becomes a liquid and flows into the heat exchanger 503. The two-phase flow of helium flowing into the heat exchanger 503 evaporates the liquid to recondense the evaporated helium vapor in the container and maintain the liquid helium in the container 504 at a constant amount. As a result, an object to be cooled 505 such as a superconducting magnet
Is always cooled to about 4.4K.

【０００５】図１８は、シールド板を冷却する冷却装置
で、液体窒素容器５５１内の液体窒素５５１ｂは、ポン
プ５５２によって昇圧され、供給配管５５３を通り、シ
ールド板５５４を冷却し、その際、液体窒素はシールド
板５５４より熱を受け、液が蒸気となって、戻り配管５
５５、そして流量調整弁５５６を通り、液体窒素容器の
ガス層５５１ａに戻り、蒸気はそこから開放管５５８を
通り、大気に放出される。FIG. 18 shows a cooling device for cooling the shield plate. The liquid nitrogen 551b in the liquid nitrogen container 551 is boosted by the pump 552, passes through the supply pipe 553, and cools the shield plate 554. Nitrogen receives heat from the shield plate 554, the liquid becomes vapor, and the return pipe 5
55, and then returns to the gas layer 551a of the liquid nitrogen container through the flow rate adjusting valve 556, from which steam is discharged to the atmosphere through the open pipe 558.

【０００６】この従来の超電導磁石を収納している容器
の周りを覆っているシールド板を冷却する冷却装置は、
液体窒素容器内の液体窒素がなくなるとシールド板を冷
却することが出来なくなるため、液体窒素容器内の液体
窒素がなくなる前に、外部より補給しなければならない
という欠点が有る。また、液体窒素の補給間隔時間を長
くするには、液体窒素容器を大きくしなければならな
い。この大きな液体窒素容器と超電導磁石を冷却する冷
却装置の両者を設置しなければならないため、大きな占
有空間が必要となるという欠点が有る。特に、磁気浮上
車両のように、各種の装置等を搭載する空間が限られて
いるため、超電導磁石を冷却する冷却装置と超電導磁石
を収納している容器の周りを覆っているシールド板を冷
却する冷却装置の占有空間を小さくしなければならな
い。A cooling device for cooling the shield plate covering the circumference of the container accommodating the conventional superconducting magnet is as follows.
Since the shield plate cannot be cooled when the liquid nitrogen in the liquid nitrogen container is exhausted, there is a drawback that the shield plate must be replenished from the outside before the liquid nitrogen in the liquid nitrogen container is exhausted. Also, in order to increase the liquid nitrogen replenishment interval time, the liquid nitrogen container must be made larger. Since both the large liquid nitrogen container and the cooling device for cooling the superconducting magnet must be installed, there is a disadvantage that a large occupied space is required. In particular, since the space for mounting various devices is limited like a magnetically levitated vehicle, the cooling device that cools the superconducting magnet and the shield plate that covers the container that houses the superconducting magnet are cooled. The occupying space of the cooling device must be small.

【０００７】又、シールド板を冷却している液体窒素を
無補給にする従来の装置として、特開平３−１７０５７
号公報の「クライオスタット輻射シールド板の冷却装
置」が提案されている。これを図１９に基づき説明する
と、冷媒供給装置６５０の冷媒容器６５３内の液体窒素
等の冷媒液６５４は、出入口６５６、６５７を有するポ
ンプ６５５によって昇圧され、導管６５８を通ってクラ
イオスタット６００内の導管６０１に流入すると、真空
槽６０５からシールド板６０３に侵入する輻射熱と、支
持材６０６を伝わって侵入する伝導熱によって蒸発し、
シールド板６０３の温度をほぼ冷媒液６５４の液温度に
せしめ、液体ヘリウム等の冷媒６０４が充填してある容
器６１２には、直接、真空槽６０５から熱が侵入しない
ようになる。導管６０２を通って凝縮器６５２に流入
し、冷凍機６５１で発生している冷媒液６５４の液温度
より低い冷凍によって液化され、液体となって、冷媒容
器６５３に再びもどる。この結果、冷媒液６５４は、外
部より冷媒液を供給する必要がなくなる。Further, as a conventional device that does not replenish the liquid nitrogen cooling the shield plate, it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-17057.
A "cooling device for a cryostat radiation shield plate" in Japanese Patent Publication is proposed. Explaining this with reference to FIG. 19, the refrigerant liquid 654 such as liquid nitrogen in the refrigerant container 653 of the refrigerant supply device 650 is boosted by a pump 655 having inlets and outlets 656 and 657, passes through a conduit 658, and is a conduit in the cryostat 600. When it flows into 601, it is evaporated by the radiant heat that enters the shield plate 603 from the vacuum chamber 605 and the conductive heat that penetrates through the support material 606 and evaporates.
The temperature of the shield plate 603 is set to almost the liquid temperature of the refrigerant liquid 654 so that heat does not directly enter from the vacuum chamber 605 into the container 612 filled with the refrigerant 604 such as liquid helium. It flows through the conduit 602 into the condenser 652, is liquefied by freezing at a temperature lower than the liquid temperature of the refrigerant liquid 654 generated in the refrigerator 651, becomes a liquid, and returns to the refrigerant container 653 again. As a result, the refrigerant liquid 654 does not need to be supplied from the outside.

【０００８】図１９に示す冷却装置においては、冷凍機
６５１を用いることにより液体窒素等の冷媒液６５４を
無補給にしているが、液体ヘリウム等の冷媒６０４につ
いては外部より補給する必要がある。そこで、図１７に
示す冷凍装置内の冷凍機５０２を用いて冷媒６０４を無
補給にすると、駆動源の異なる２つの冷凍機５０２、６
５１が必要になり、両冷凍機５０２、６５１を別個に設
置しなければならないため、超電導磁石６０７を冷却す
る冷凍装置と超電導磁石６０７を収納している容器６１
２の周りを覆っているシールド板を冷却する冷却装置６
５０の占有空間が大きくなるという欠点がある。In the cooling device shown in FIG. 19, the refrigerator 651 is used to supply no refrigerant liquid 654 such as liquid nitrogen, but the refrigerant 604 such as liquid helium must be supplied from the outside. Therefore, when the refrigerating machine 502 in the refrigerating apparatus shown in FIG. 17 is used to supply no refrigerant 604, two refrigerating machines 502, 6 having different drive sources are provided.
Since 51 is required and both refrigerators 502 and 651 must be installed separately, a refrigerating device for cooling superconducting magnet 607 and a container 61 accommodating superconducting magnet 607 are provided.
Cooling device 6 for cooling the shield plate that surrounds 2
There is a drawback that the space occupied by 50 becomes large.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、超電導磁石
を冷却している液体ヘリウムと超電導磁石を収納してい
る容器の周りを覆っているシールド板を冷却している冷
媒の両方を無補給にした場合において、超電導磁石を冷
却する冷凍装置と超電導磁石を収納している容器の周り
を覆っているシールド板を冷却する冷却装置の占有空間
を小さくすることを解決すべき技術的課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention does not replenish both liquid helium for cooling a superconducting magnet and a coolant for cooling a shield plate that surrounds a container containing the superconducting magnet. In this case, it is a technical problem to be solved that the space occupied by the refrigerating device that cools the superconducting magnet and the cooling device that cools the shield plate that surrounds the container that houses the superconducting magnet is reduced. .

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、ジ
ュールトムソン回路の予冷熱交換器と蓄冷型の冷凍機の
膨張部とを熱接触させ、液体ヘリウムの一定量を液化状
態とし、さらに、シールド板と熱接触している冷媒供給
管を冷凍機の膨張部と熱接触させる技術的手段である。The technical means of the present invention taken to solve the above-mentioned technical problems of the present invention include a pre-cooling heat exchanger of a Joule-Thomson circuit and an expansion part of a cold storage type refrigerator. Is a technical means for bringing a fixed amount of liquid helium into a liquefied state and further bringing a refrigerant supply pipe in thermal contact with the shield plate into thermal contact with the expansion part of the refrigerator.

【００１１】本発明は、具体的には、被冷却体を収納す
る液体ヘリウム容器と、冷媒容器と、前記液体ヘリウム
容器を覆うシールド板と、前記冷媒容器から延在し且つ
前記シールド板と熱的に接触する冷媒供給管と、予冷熱
交換器を有し且つ液体ヘリウム容器内にて蒸発したヘリ
ウムガスを再び液化させるためのジュールトムソン回路
と、前記冷媒容器内の冷媒を前記冷媒供給管へ圧送する
ポンプと、且つ前記冷媒供給管の一部と熱接触する第１
の冷凍サイクルの低温部と、前記予冷熱交換器と熱接触
する第２の冷凍サイクルの低温部と、を共有する真空槽
に収納し、前記第１の冷凍サイクルと前記第２の冷凍サ
イクルとを同一の駆動源により駆動するとともに、第１
の冷凍サイクルを蓄冷型の１段膨張サイクルにし、第２
の冷凍サイクルを蓄冷型の２段以上の膨張サイクルとし
た冷却装置を提供する。More specifically, the present invention specifically relates to a liquid helium container for containing a cooled object, a refrigerant container, a shield plate for covering the liquid helium container, a shield plate extending from the refrigerant container and heat-shielding the shield plate. A refrigerant supply pipe in contact with each other, a Joule-Thomson circuit for preliquefying the helium gas evaporated in the liquid helium container having a precooling heat exchanger, and a refrigerant in the refrigerant container to the refrigerant supply pipe. Send by pressure
A first pump that is in thermal contact with a part of the refrigerant supply pipe
Low temperature part of the refrigeration cycle and the pre-cooling heat exchanger in thermal contact
A vacuum chamber that shares the low temperature part of the second refrigeration cycle
Stored in the first refrigeration cycle and the second refrigeration cycle.
While driving the icicle with the same drive source,
Of the refrigeration cycle of the cold storage type one-stage expansion cycle,
The refrigeration cycle of is a cold storage type expansion cycle of two or more stages
A cooling device.

【００１２】さらに、本発明によれば、被冷却体を収納
する液体ヘリウム容器と、冷媒容器と、前記液体ヘリウ
ム容器を覆うシールド板と、前記冷媒容器から延在し且
つ前記シールド板と熱的に接触する冷媒供給管と、予冷
熱交換器を有し且つ液体ヘリウム容器内にて蒸発したヘ
リウムガスを再び液化させるためのジュールトムソン回
路と、前記冷媒容器内の冷媒を前記冷媒供給管へ圧送す
るポンプと、且つ前記冷媒容器内に配設された第１の冷
凍サイクルの低温部と、前記予冷熱交換器と熱接触する
第２の冷凍サイクルの低温部と、を共有する真空槽に収
納し、前記第１の冷凍サイクルと前記第２の冷凍サイク
ルとを同一の駆動源により駆動するとともに、第１の冷
凍サイクルを蓄冷型の１段膨張サイクルにし、第２の冷
凍サイクルを蓄冷型の２段以上の膨張サイクルとした冷
却装置が提供される。 Further, according to the present invention, the object to be cooled is stored.
Liquid helium container, refrigerant container, and liquid heli
And a shield plate that covers the container and extends from the refrigerant container and
A refrigerant supply pipe that makes thermal contact with the shield plate, and pre-cooling
It has a heat exchanger and is used to evaporate in a liquid helium container.
Joule-Thomson times for reliquefying the lithium gas
Channel and pump the refrigerant in the refrigerant container to the refrigerant supply pipe
Pump and a first cooling device arranged in the refrigerant container.
Make thermal contact with the low temperature part of the freeze cycle and the pre-cooling heat exchanger
Installed in a vacuum chamber that shares the low temperature section of the second refrigeration cycle
Delivering the first refrigeration cycle and the second refrigeration cycle
Drive with the same drive source and
Change the freezing cycle to the cold storage type one-stage expansion cycle
The freezing cycle is a cold storage type with two or more expansion cycles
An eviction device is provided.

【００１３】[0013]

【作用】上述した本発明の技術手段によれば、ジュール
トムソン回路の圧縮機から吐出した高圧（約１５気圧）
のヘリウムガスは、多数の熱交換器と多数の予冷熱交換
器とジュールトムソン弁に流入する。多数の熱交換器の
高圧側のヘリウムガスは、低圧側の温度の低いヘリウム
ガス（約1.２気圧）により冷却される。前記多数の予冷
熱交換器を流れている高圧のヘリウムガスは冷凍機の膨
張部で発生した冷凍により冷却される。このようにし
て、ジュールトムソン弁に流入する高圧のヘリウムガス
は、約５〜６Ｋの温度となり、ジュールトムソン弁を通
過すると約1.２気圧まで等エンタルピー膨張し、ヘリウ
ムガスの一部が液体となり、液体ヘリウムで冷却されて
いる超電導磁石等の被冷却体が収納されている容器に流
入する。容器には外部からの侵入熱（輻射熱と伝導熱）
により液体ヘリウムの一部が蒸発し、熱交換器の低圧側
を通って圧縮機の吸い込み側に戻り、圧縮機により再び
高圧に圧縮される。ジュールトムソン弁を通過し、液体
となる液体ヘリウム量と容器内の液体ヘリウムの蒸発す
る蒸気量とがバランスし、外部から容器への侵入熱（輻
射熱と伝導熱）があるにも拘わらず、容器内の液体ヘリ
ウム量は変化しないので、液体ヘリウムを補給する必要
がない。According to the above-mentioned technical means of the present invention, the high pressure (about 15 atm) discharged from the compressor of the Joule-Thomson circuit.
Helium gas flows into a large number of heat exchangers, a large number of precooling heat exchangers, and a Joule-Thomson valve. The helium gas on the high pressure side of many heat exchangers is cooled by the low temperature helium gas (about 1.2 atm) on the low pressure side. The high-pressure helium gas flowing through the large number of precooling heat exchangers is cooled by the freezing generated in the expansion section of the refrigerator. In this way, the high-pressure helium gas flowing into the Joule-Thomson valve reaches a temperature of about 5 to 6K, and when it passes through the Joule-Thomson valve, isenthalpic expansion is performed up to about 1.2 atm, and part of the helium gas becomes liquid. , Flows into a container in which an object to be cooled, such as a superconducting magnet cooled by liquid helium, is stored. Heat entering from outside (radiation heat and conduction heat)
As a result, part of the liquid helium is evaporated, passes through the low-pressure side of the heat exchanger and returns to the suction side of the compressor, and is again compressed to a high pressure by the compressor. Despite the fact that the amount of liquid helium that passes through the Joule-Thomson valve becomes liquid and the amount of vaporized liquid helium in the container balances out, and there is invasion heat (radiation heat and conduction heat) from the outside into the container, Since the amount of liquid helium inside does not change, it is not necessary to replenish liquid helium.

【００１４】ポンプが正常に作動している時、冷媒容器
内の冷媒液（液体窒素等）はポンプで昇圧され、順次、
シールド板に熱的に接触せしめている供給配管、凝縮
器、戻り配管、そして冷媒容器に戻る。前記シールド板
に熱的に接触せしめている供給配管内を流れている液
は、常温部より侵入する熱（輻射熱、伝導熱）を受け、
液の一部、又は、全部が蒸発し、凝縮器に流入すると、
冷凍機の膨張部で発生した冷凍により、蒸発した冷媒蒸
気は、再び液化され、戻り配管を通って冷媒容器にもど
る。冷媒液の蒸発する蒸気量と冷媒蒸気の液化する量と
が、バランスすることにより、シールド板に常温部より
熱が侵入するにも拘わらず、冷媒容器内の冷媒液（液体
窒素等）の液量は変化しない。この結果、冷媒液を補給
する必要がない。When the pump is operating normally, the pressure of the refrigerant liquid (such as liquid nitrogen) in the refrigerant container is increased by the pump.
Return to the supply line, condenser, return line, and refrigerant container that are in thermal contact with the shield plate. The liquid flowing in the supply pipe that is in thermal contact with the shield plate receives heat (radiation heat, conduction heat) that enters from the room temperature part,
When some or all of the liquid evaporates and flows into the condenser,
Due to the freezing generated in the expansion part of the refrigerator, the vaporized refrigerant vapor is liquefied again and returns to the refrigerant container through the return pipe. By balancing the amount of vaporized refrigerant liquid and the amount of liquefied refrigerant vapor, the liquid of the refrigerant liquid (such as liquid nitrogen) in the refrigerant container despite the heat entering the shield plate from the room temperature part. The amount does not change. As a result, there is no need to replenish the refrigerant liquid.

【００１５】超電導磁石等の被冷却体を冷却している液
体ヘリウムの蒸発するヘリウム蒸気の再液化とシールド
板を冷却する液体窒素等の冷媒の蒸発する蒸気の再凝縮
は、１台の冷凍機にジュールトムソン回路と冷媒循環回
路とを付加した冷凍装置より行なわれ、しかも、冷凍装
置の低温部は、液体ヘリウム装置の真空槽内に設けてあ
るので、従来の超電導磁石を冷却する冷凍装置と超電導
磁石を収納している容器の周りを覆っているシールド板
を冷却する冷却装置の占有空間より取付空間を小さくす
ることが出来る。Re-liquefaction of vaporized helium vapor of liquid helium cooling a cooled object such as a superconducting magnet and re-condensation of vaporized vapor of a refrigerant such as liquid nitrogen cooling a shield plate are performed by a single refrigerator. Is performed by a refrigerating apparatus in which a Joule-Thomson circuit and a refrigerant circulation circuit are added, and since the low-temperature part of the refrigerating apparatus is provided in the vacuum tank of the liquid helium apparatus, the conventional refrigerating apparatus for cooling the superconducting magnet is used. The installation space can be made smaller than the space occupied by the cooling device that cools the shield plate that surrounds the container that houses the superconducting magnet.

【００１６】冷凍機は、超電導磁石装置から離れた台枠
に設けてあるので、地上の軌道の側壁に設けた推進コイ
ルの高周波の電流切り換えによって超電導磁石装置に生
ずる大きな振動が、伝わりにくい。その結果、シリンダ
ーと僅かな間隙を保持し往復運動しているピストンが、
シリンダーに接触することもないので、冷凍機の冷却性
能が安定し、冷却装置の冷却性能も安定する。更に、冷
媒容器内に第１冷凍サイクルの低温部を配設したので、
冷媒容器内に侵入する熱（伝導熱、輻射熱）により冷媒
容器内の液状態の冷媒が蒸発したとしても確実に再び冷
却され液化し、その結果、冷却効率が向上する。Since the refrigerator is provided in the underframe separated from the superconducting magnet device, large vibrations generated in the superconducting magnet device due to high frequency current switching of the propulsion coil provided on the side wall of the track on the ground are difficult to be transmitted. As a result, the piston that reciprocates while maintaining a slight gap with the cylinder,
Since there is no contact with the cylinder, the cooling performance of the refrigerator is stable and the cooling performance of the cooling device is also stable. Furthermore, since the low temperature part of the first refrigeration cycle is arranged in the refrigerant container,
Even if the liquid-state refrigerant in the refrigerant container is evaporated by the heat (conduction heat, radiant heat) entering the refrigerant container, it is surely cooled and liquefied again, and as a result, the cooling efficiency is improved.

【００１７】[0017]

【実施例１】図１は、本発明の一実施例で、蓄冷型冷凍
サイクル１００がスターリングサイクルの場合を示す。
圧縮部１０１は、順次、放熱器１０２、蓄冷器１０３、
配管１０４、そして膨張部１０５に連通している。圧縮
部１０１を形成している圧縮ピストン１０６と膨張部１
０５を形成している膨張ピストン１０７は、図示してい
ない駆動部に接続されており、圧縮ピストン１０６の動
きは、膨張ピストン１０７の動きより位相が約９０度遅
れるようにせしめてある。このようにして、圧縮部１０
１、放熱器１０２、蓄冷器１０３、配管１０４、そして
膨張部１０５は、１段膨張スターリングサイクルＡを構
成している。圧縮部１２１は、順次、放熱器１２２、蓄
冷器１２３、ディストリビュータ１２４、配管１３０、
蓄冷器１２５、ディストリビュータ１２６、配管１２
９、蓄冷器１２７、配管１２８、そして膨張部１３３に
連通している。膨張部１３１、１３２は、配管１３０、
１２９を介して、それぞれディストリビュータ１２４、
１２６に連通している。圧縮部１２１を形成している圧
縮ピストン１３４と膨張部１３１、１３２、１３３を形
成している膨張ピストン１３５は、図示していない駆動
部に接続せしめてあり、圧縮ピストン１３４の動きは、
膨張ピストン１３５の動きより、位相が約９０度遅れる
ようにしてある。このようにして３段膨張のスターリン
グサイクルＢが構成されている。スターリングサイクル
Ａの膨張部１０５は約６３Ｋから約９０Ｋの冷凍を発生
している。スターリングサイクルＢの膨張部１３１、１
３２、１３３は、それぞれ約７０Ｋ、約３０Ｋ、約１５
Ｋの冷凍を発生している。このようにしてスターリング
サイクルＡとスターリングサイクルＢとから冷凍機１０
０が構成されている。[Embodiment 1] FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in which the regenerative refrigeration cycle 100 is a Stirling cycle.
The compression unit 101 sequentially includes a radiator 102, a regenerator 103,
It communicates with the pipe 104 and the expansion section 105. The compression piston 106 forming the compression section 101 and the expansion section 1
The expansion piston 107 forming 05 is connected to a drive unit (not shown), and the movement of the compression piston 106 is delayed in phase from the movement of the expansion piston 107 by about 90 degrees. In this way, the compression unit 10
1, the radiator 102, the regenerator 103, the pipe 104, and the expansion section 105 constitute a one-stage expansion Stirling cycle A. The compression unit 121 sequentially includes a radiator 122, a regenerator 123, a distributor 124, a pipe 130, and
Regenerator 125, distributor 126, pipe 12
9, the regenerator 127, the pipe 128, and the expansion part 133 are connected. The expansion parts 131 and 132 are the pipes 130,
129 through distributors 124,
It communicates with 126. The compression piston 134 forming the compression part 121 and the expansion piston 135 forming the expansion parts 131, 132, 133 are connected to a drive part (not shown), and the movement of the compression piston 134 is
The phase is delayed by about 90 degrees from the movement of the expansion piston 135. In this way, a three-stage expansion Stirling cycle B is constructed. The expansion section 105 of the Stirling cycle A produces refrigeration of about 63K to about 90K. Expansion part 131 of Stirling cycle B, 1
32 and 133 are about 70K, about 30K, and about 15K, respectively.
K is frozen. In this way, the Stirling cycle A and the Stirling cycle B are connected to the refrigerator 10
0 is configured.

【００１８】圧縮機５０の高圧の吐出口は、順次、熱交
換器５１の高圧側、予冷熱交換器５２、熱交換器５３の
高圧側、予冷熱交換器５４、熱交換器５５の高圧側、予
冷熱交換器５６、熱交換器５７の高圧側、ジュールトム
ソン弁５８へと連通している。ジュールトムソン弁５８
は、液体ヘリウム２０ｂに浸かっている、例えば、超電
導磁石等の被冷却体２１を収納している容器２０のガス
層２０ａに連通している。容器２０のガス層２０ａに設
けられた低圧管６１は、順次、熱交換器５７、５５、５
３、５１の低圧側に連通し、圧縮機５０の吸入口に接続
される。予冷熱交換器５２、５４、５６は、それぞれ膨
張部１３１、１３２、１３３を構成しているシリンダー
の外面に熱接触している。このようにして、圧縮機５
０、熱交換器５１、５３、５５、５７、予冷熱交換器５
２、５４、５６、ジュールトムソン弁５８、容器２０か
らジュールトムソン回路Ｃが構成される。又、熱交換器
５１、５３、５５、５７、予冷熱交換器５２、５４、５
５、ジュールトムソン弁５８、容器２０からジュールト
ムソン回路Ｃの低温部が構成される。The high-pressure discharge port of the compressor 50 sequentially has a high-pressure side of the heat exchanger 51, a high-pressure side of the pre-cooling heat exchanger 52, the heat exchanger 53, a high-pressure side of the pre-cooling heat exchanger 54, and a heat exchanger 55. , The high-pressure side of the pre-cooling heat exchanger 56 and the heat exchanger 57, and the Joule-Thomson valve 58. Jules Thomson valve 58
Is in communication with the gas layer 20a of the container 20 which is submerged in the liquid helium 20b, for example, containing the cooled object 21 such as a superconducting magnet. The low-pressure pipe 61 provided in the gas layer 20a of the container 20 has the heat exchangers 57, 55, 5 and 5 in order.
3 and 51 are connected to the low pressure side and connected to the suction port of the compressor 50. The pre-cooling heat exchangers 52, 54 and 56 are in thermal contact with the outer surfaces of the cylinders forming the expansion parts 131, 132 and 133, respectively. In this way, the compressor 5
0, heat exchangers 51, 53, 55, 57, pre-cooling heat exchanger 5
A Joule-Thomson circuit C is composed of 2, 54, 56, the Joule-Thomson valve 58, and the container 20. Further, the heat exchangers 51, 53, 55, 57, the pre-cooling heat exchangers 52, 54, 5
5, the Joule-Thomson valve 58 and the container 20 constitute a low-temperature part of the Joule-Thomson circuit C.

【００１９】冷媒容器１０には液体窒素等の冷媒が充填
されており、冷媒容器１０の液層１０ｂは、順次、ポン
プ１１、供給配管１２、凝縮器１３、戻り配管１８、そ
して冷媒容器１０のガス層１０ａに連通している。凝縮
器１３は、膨張部１０５に熱接触せしめており、供給配
管１２も、シールド板２２ａ、２２ｂに熱接触させてあ
る。このようにして、冷媒循環回路Ｄが構成されてい
る。冷凍機１００とジュールトムソン回路Ｃ、そして冷
媒循環回路Ｄから冷却装置Ｅが構成される。The refrigerant container 10 is filled with a refrigerant such as liquid nitrogen, and the liquid layer 10b of the refrigerant container 10 has a pump 11, a supply pipe 12, a condenser 13, a return pipe 18 and a refrigerant container 10 in that order. It communicates with the gas layer 10a. The condenser 13 is in thermal contact with the expansion section 105, and the supply pipe 12 is also in thermal contact with the shield plates 22a and 22b. In this way, the refrigerant circulation circuit D is configured. The refrigerator 100, the Joule-Thomson circuit C, and the refrigerant circulation circuit D constitute a cooling device E.

【００２０】容器２０は、液体ヘリウム溜め部２０Ｍと
超電導磁石等の被冷却体２１を収納している被冷却体用
収納部２０Ｎより構成され、液体ヘリウム溜め部２０Ｍ
と被冷却体用収納部２０Ｎは、連通しており、液体ヘリ
ウム溜め部２０Ｍは、被冷却体用収納部２０Ｎより上部
に設ける。液体ヘリウム溜め部２０Ｍ、被冷却体用収納
部２０Ｎに、液体ヘリウムを充填させ、液体ヘリウム溜
め部２０Ｍの上部に、ガス層２０ａを設ける。液体ヘリ
ウム溜め部２０Ｍと被冷却体用収納部２０Ｎは、それぞ
れ断熱支持材２３ａ、２３ｂを介して、シールド板２２
ａ、２２ｂで覆われる。シールド板２２ａ、２２ｂも、
それぞれ断熱支持材２４ａ、２４ｂを介し、真空槽２５
ａ、２５ｂで覆われ、真空槽２５ａ、２５ｂは、隔壁２
６で分離される。このようにして、液体ヘリウム装置Ｆ
が、構成されている。真空槽２５ａ、２５ｂの内の何れ
か一方が真空劣化しても、隔壁２６により他方の真空槽
はその影響を受けない。冷凍機１００の膨張部、蓄冷
器、ジュールトムソン回路Ｃの低温部、冷媒循環回路Ｄ
は、前記液体ヘリウム装置Ｆの真空槽２５ａ内に設けて
ある。The container 20 is composed of a liquid helium reservoir 20M and an object to be cooled accommodation unit 20N which accommodates an object to be cooled 21 such as a superconducting magnet, and the liquid helium reservoir 20M.
And the storage unit 20N for the cooled body communicate with each other, and the liquid helium reservoir 20M is provided above the storage unit 20N for the cooled body. The liquid helium reservoir 20M and the object-to-be-cooled storage 20N are filled with liquid helium, and a gas layer 20a is provided above the liquid helium reservoir 20M. The liquid helium reservoir 20M and the cooled object storage 20N are connected to the shield plate 22 via the heat insulating support members 23a and 23b, respectively.
It is covered with a and 22b. The shield plates 22a and 22b are also
Vacuum chamber 25 through the heat insulating support materials 24a and 24b, respectively.
a and 25b, and the vacuum chambers 25a and 25b are the partition walls 2
Separated by 6. In this way, the liquid helium device F
Is configured. Even if one of the vacuum tanks 25a and 25b is deteriorated in vacuum, the other vacuum tank is not affected by the partition wall 26. Expansion part of refrigerator 100, regenerator, low temperature part of Joule-Thomson circuit C, refrigerant circulation circuit D
Is provided in the vacuum tank 25a of the liquid helium device F.

【００２１】ジュールトムソン回路Ｃの圧縮機５０から
吐出した高圧（約１５気圧）のヘリウムガスは、熱交換
器５１、５３、５５、５７の低圧側を流れる温度の低い
ヘリウムガスと熱交換し、冷却される。熱交換器５１、
５３、５５、５７の高圧側を流れるヘリウムガスは、そ
れぞれ、予冷熱交換器５２、５４、５６に流入し、そこ
で、膨張部１３１、１３２、１３３で発生した冷凍で、
それぞれ、約７０Ｋ、３０Ｋ、１５Ｋに冷却される。こ
のようにして、冷却されたヘリウムガスは、約５〜６Ｋ
になり、ジュールトムソン弁５８に流入する。ジュール
トムソン弁５８を通過すると約1.２気圧まで等エンタイ
ピー膨張し、ヘリウムガスの一部が液体となり、液体ヘ
リウムで冷却されている超電導磁石等の被冷却体２１が
収納されている容器２０の液体ヘリウム溜め部２０Ｍの
上部のガス層２０ａに流入する。容器２０には、シール
ド板２２ａ、２２ｂから侵入熱（輻射熱と伝導熱）によ
り液体ヘリウムの一部が蒸発し、熱交換器５７、５５、
５３、５１の低圧側を通って圧縮機５０の吸い込み側に
戻り、圧縮機５０により再び高圧に圧縮される。ジュー
ルトムソン弁５８を通過し、液体となる液量と蒸発する
蒸気量とがバランスし、シールド板２２ａ、２２ｂから
容器２０に侵入熱（輻射熱と伝導熱）があるにも拘わら
ず、容器２０内の液体ヘリウム量は変化しないので、液
体ヘリウムを補給する必要がない。The high pressure (about 15 atm) helium gas discharged from the compressor 50 of the Joule-Thomson circuit C exchanges heat with the low temperature helium gas flowing through the low pressure side of the heat exchangers 51, 53, 55 and 57, To be cooled. Heat exchanger 51,
The helium gas flowing on the high pressure side of 53, 55, 57 flows into the pre-cooling heat exchangers 52, 54, 56, respectively, where there is refrigeration generated in the expansion sections 131, 132, 133,
It is cooled to about 70K, 30K, and 15K, respectively. In this way, the cooled helium gas is about 5-6K.
And flows into the Joule-Thomson valve 58. When it passes through the Joule-Thomson valve 58, it is isoentically expanded up to about 1.2 atm, a part of the helium gas becomes a liquid, and the container 20 in which the cooled object 21 such as a superconducting magnet cooled by liquid helium is stored. It flows into the gas layer 20a above the liquid helium reservoir 20M. Part of the liquid helium evaporates into the container 20 from the shield plates 22a and 22b due to invasion heat (radiation heat and conduction heat), and heat exchangers 57 and 55,
It returns to the suction side of the compressor 50 through the low pressure side of 53, 51, and is compressed to a high pressure again by the compressor 50. Although the amount of liquid that has passed through the Joule Thomson valve 58 and the amount of vapor to be vaporized are balanced, and there is heat that enters the container 20 from the shield plates 22a and 22b (radiation heat and conduction heat), Since the amount of liquid helium does not change, it is not necessary to replenish liquid helium.

【００２２】冷媒容器１０内の冷媒液は、ポンプ１１で
昇圧され、供給配管２２に流入すると真空槽２５ａ、２
５ｂからシールド板２２ａ、２２ｂに侵入する熱（伝導
熱、輻射熱）により全部、又は、一部が蒸発し、シール
ド板２２ａ、２２ｂを冷媒の液化温度に近い温度に冷却
し、凝縮器１３に流入する。凝縮器１３に流入した冷媒
蒸気は、そこで膨張部１０５に発生した冷凍により再凝
縮され、液体となって、戻り配管１８を通って冷媒容器
１０に戻る。冷媒液の蒸発する蒸気量と冷媒蒸気の液化
する量とが、バランスすることにより、シールド板２２
ａ、２２ｂには、真空槽２５ａ、２５ｂより熱が侵入す
るにも拘わらず、冷媒容器１０内の冷媒液（液体窒素
等）の液量は変化しない。この結果、冷媒液を補給する
必要がない。しかも、冷媒容器１０内の冷媒液（液体窒
素等）の液量は、一定である。その結果、冷媒容器１０
の容量は、ポンプ１１が故障した時の冷媒必要量を確保
できれば良いので、冷媒容器１０をコンパクトにするこ
とができる。The refrigerant liquid in the refrigerant container 10 is boosted by the pump 11 and flows into the supply pipe 22.
All or part of the heat (conductive heat, radiant heat) entering the shield plates 22a, 22b from 5b evaporates, cools the shield plates 22a, 22b to a temperature close to the liquefaction temperature of the refrigerant, and then flows into the condenser 13. To do. The refrigerant vapor that has flowed into the condenser 13 is re-condensed by the freezing generated in the expansion section 105, becomes liquid, and returns to the refrigerant container 10 through the return pipe 18. By balancing the amount of vaporized refrigerant liquid and the amount of liquefied refrigerant vapor, the shield plate 22
Although the heat enters from the vacuum tanks 25a and 25b into the a and 22b, the amount of the refrigerant liquid (liquid nitrogen or the like) in the refrigerant container 10 does not change. As a result, there is no need to replenish the refrigerant liquid. Moreover, the amount of the refrigerant liquid (liquid nitrogen or the like) in the refrigerant container 10 is constant. As a result, the refrigerant container 10
Since it suffices to secure the required amount of refrigerant when the pump 11 fails, the capacity of the refrigerant container 10 can be made compact.

【００２３】前述したように、超電導磁石等の被冷却体
を冷却している液体ヘリウムの蒸発するヘリウム蒸気の
再液化とシールド板を冷却する液体窒素等の冷媒の蒸発
する蒸気の再凝縮は、１台の冷凍機１００にジュールト
ムソン回路Ｃと冷媒循環回路Ｄとを付加した冷却装置Ｅ
より行なわれ、しかも、冷却装置Ｅの低温部は、液体ヘ
リウム装置の真空槽内に設けてあるので、冷却装置Ｅの
占有空間を小さくすることが出来る。又、液体ヘリウム
と液体窒素等の冷媒の無補給化を、１台の冷凍機１００
で行なっているので、機械損失も少なくなり、効率が向
上する。As described above, the reliquefaction of the vaporized helium vapor of liquid helium that cools the object to be cooled such as the superconducting magnet and the recondensation of the vaporized vapor of the refrigerant such as liquid nitrogen that cools the shield plate Cooling device E in which Joule Thomson circuit C and refrigerant circulation circuit D are added to one refrigerator 100
Further, since the low temperature part of the cooling device E is provided in the vacuum tank of the liquid helium device, the space occupied by the cooling device E can be reduced. In addition, no replenishment of refrigerant such as liquid helium and liquid nitrogen is required for one refrigerator 100.
Since it is carried out in, the mechanical loss is reduced and the efficiency is improved.

【００２４】図１の実施例では、戻り配管１８が、容器
１０のガス層１０ａに設けてあるが、液層１０ｂでも良
い。又、図１は、スターリングサイクルの実施例である
が、冷凍機の冷凍サイクルは、ＧＭサイクル、ソルベイ
サイクル、ブライトンサイクル、クロードサイクル等ど
のような冷凍サイクルでも良い。In the embodiment of FIG. 1, the return pipe 18 is provided in the gas layer 10a of the container 10, but it may be in the liquid layer 10b. Although FIG. 1 shows an example of the Stirling cycle, the refrigerating cycle of the refrigerator may be any refrigerating cycle such as a GM cycle, a Solvay cycle, a Brighton cycle, a Claude cycle.

【００２５】[0025]

【実施例２】図２は、本発明の他の実施例で、図１の実
施例の真空槽２５ａ、２５ｂの各々で囲まれた空間を真
空分離している隔壁２６は設けず、真空槽２５ａ、２５
ｂの各々で囲まれた空間が連通しており、真空分離がな
されていない実施例である。他の構成は、実施例１と同
一である。[Embodiment 2] FIG. 2 is another embodiment of the present invention, in which a partition 26 for vacuum-separating the space surrounded by each of the vacuum chambers 25a and 25b of the embodiment of FIG. 25a, 25
This is an example in which the spaces surrounded by b are in communication with each other and vacuum separation is not performed. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

【００２６】[0026]

【実施例３】図３は、本発明の他の実施例で、冷媒の流
れる流路抵抗が大い型のポンプ（ギアポンプ、トロコイ
ドポンプ等）の実施例である。冷媒容器１０内の冷媒液
１０ｂは、ポンプ１１ａの吸い込み口に連通しており、
ポンプ１１ａと並列にバイパス弁１７を設ける。ポンプ
１１ａの吐出口には、供給配管１２が接続されており、
供給配管１２は、容器２０の液体ヘリウム溜め部２０Ｍ
と容器２０の超電導磁石等の被冷却体２１を収納してい
る被冷却体用収納部２０Ｎを覆っているシールド板２２
ａ、２２ｂに熱接触せしめ、凝縮器１３、戻り弁１４を
経て、冷媒容器１０のガス層１０ａに戻る。供給配管１
２のシールド板２２ａ、２２ｂに熱接触した出口には、
大気開放弁１６が接続され、大気開放弁１６の他端は大
気に開放してある。凝縮器１３は、冷凍機１００の膨張
部１０５に熱接触せしめてある。尚、本実施例では、大
気開放弁１６は、真空槽２５の外に配しているが、真空
槽２５内でもよい。他の構成は、図１の実施例と同一で
あるので、説明を省略する。[Embodiment 3] FIG. 3 is another embodiment of the present invention, which is an embodiment of a pump (gear pump, trochoid pump, etc.) of a type having a large flow passage resistance through which a refrigerant flows. The refrigerant liquid 10b in the refrigerant container 10 communicates with the suction port of the pump 11a,
A bypass valve 17 is provided in parallel with the pump 11a. The supply pipe 12 is connected to the discharge port of the pump 11a,
The supply pipe 12 is a liquid helium reservoir portion 20M of the container 20.
And a shield plate 22 that covers an object-to-be-cooled storage portion 20N that stores a member to be cooled 21 such as a superconducting magnet of the container 20.
Then, they are brought into thermal contact with a and 22b, pass through the condenser 13 and the return valve 14, and return to the gas layer 10a of the refrigerant container 10. Supply pipe 1
At the outlet that comes into thermal contact with the second shield plates 22a and 22b,
The atmosphere release valve 16 is connected, and the other end of the atmosphere release valve 16 is open to the atmosphere. The condenser 13 is in thermal contact with the expansion section 105 of the refrigerator 100. Although the atmosphere opening valve 16 is arranged outside the vacuum chamber 25 in this embodiment, it may be inside the vacuum chamber 25. The other structure is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【００２７】ポンプ１１ａが正常に作動している時、バ
イパス弁１７と大気開放弁１６は閉、戻り弁１４は開に
なっており、冷媒容器１０内の冷媒液１０ｂ（液体窒素
等）は、ポンプ１１ａで昇圧され、シールド板２２ａ、
２２ｂに熱的に接触せしめている供給配管１２内を流れ
ている液は、そこで、常温の真空槽２５ａ、２５ｂよ
り、それぞれ、シールド板２２ａ、２２ｂに侵入する熱
（伝導熱、輻射熱）を受け、液の一部、又は、全部を蒸
発させることによりシールド板２２ａ、２２ｂを冷却
し、凝縮器１３に流入すると、前記冷凍機１００の膨張
部１０５で発生している冷凍により、蒸発した冷媒蒸気
は、再び液化され、戻り弁１４を通って冷媒容器１０の
ガス層１０ａにもどる。このようにして、シールド板２
２ａ、２２ｂに常温部より熱が侵入するにも拘わらず、
冷媒容器１０内の冷媒液（液体窒素等）の液量は液化せ
ず、冷媒液を補給する必要がない。When the pump 11a is operating normally, the bypass valve 17 and the atmosphere opening valve 16 are closed, the return valve 14 is open, and the refrigerant liquid 10b (liquid nitrogen etc.) in the refrigerant container 10 is The pressure is increased by the pump 11a, and the shield plate 22a,
The liquid flowing in the supply pipe 12 that is in thermal contact with 22b receives the heat (conduction heat and radiant heat) entering the shield plates 22a and 22b from the vacuum chambers 25a and 25b at room temperature, respectively. When the shield plates 22a and 22b are cooled by evaporating a part or all of the liquid and flow into the condenser 13, the refrigerant vapor evaporated by the freezing generated in the expansion section 105 of the refrigerator 100 is evaporated. Is liquefied again and returns to the gas layer 10a of the refrigerant container 10 through the return valve 14. In this way, the shield plate 2
Despite the heat entering the 2a and 22b from the room temperature part,
The amount of the refrigerant liquid (liquid nitrogen or the like) in the refrigerant container 10 does not liquefy, and it is not necessary to replenish the refrigerant liquid.

【００２８】ポンプ１１ａが故障した時、バイパス弁１
７と大気開放弁１６は開、戻り弁１４は閉とする。冷媒
容器１０内の圧力は、外部から侵入する熱（輻射熱、伝
導熱）により高められるので、冷媒容器１０内の冷媒液
１０ｂ（液体窒素等）は、順次、バイパス弁１７、シー
ルド板２２に熱的に接触せしめている供給配管１２内を
流れ、供給配管１２内で、冷媒液は、常温部よりシール
ド板に侵入する熱（輻射熱、伝導熱）により、一部、又
は、全部を蒸発させることによりシールド板２２ａ、２
２ｂを冷却し、大気開放弁１６を通って、大気に開放さ
れる。この結果、冷媒容器１０内の圧力は、異常に上昇
することもなく、冷媒容器内に冷媒液が有るかぎり、シ
ールド板を冷却することが出来る。他の作用は、図１の
実施例と同一であるので、説明を省略する。When the pump 11a fails, the bypass valve 1
7 and the atmosphere release valve 16 are opened, and the return valve 14 is closed. Since the pressure in the refrigerant container 10 is increased by the heat (radiation heat, conduction heat) entering from the outside, the refrigerant liquid 10b (liquid nitrogen or the like) in the refrigerant container 10 is sequentially heated to the bypass valve 17 and the shield plate 22. Flowing in the supply pipe 12 that is in contact with each other, and in the supply pipe 12, part or all of the refrigerant liquid is evaporated by heat (radiation heat, conduction heat) that enters the shield plate from the room temperature part. The shield plates 22a, 2
2b is cooled and opened to the atmosphere through the atmosphere release valve 16. As a result, the pressure in the refrigerant container 10 does not rise abnormally, and the shield plate can be cooled as long as the refrigerant liquid is present in the refrigerant container. The other operation is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【００２９】[0029]

【実施例４】図４は、本発明の他の実施例で、図３の変
形例である。即ち、ジュールトムソン回路の予冷熱交換
器５２ａをスターリングサイクルＡの膨張部１０５に接
触させた実施例である。他の構成は、実施例３と同一で
ある。作用も、実施例３と同様であるので説明を省略す
る。Fourth Embodiment FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, which is a modification of FIG. That is, this is an embodiment in which the pre-cooling heat exchanger 52a of the Joule-Thomson circuit is brought into contact with the expansion section 105 of the Stirling cycle A. The other structure is the same as that of the third embodiment. The operation is also the same as that of the third embodiment, and the description thereof will be omitted.

【００３０】[0030]

【実施例５】図５は、本発明の他の実施例で、即ち、冷
凍機１００のスターリングサイクルＡの蓄冷器の低温部
と膨張部に凝縮器１０３ａ、１０５ａを設け、凝縮器１
０３ａ、１０５ａを冷媒容器内に設置したことである。
スターリングサイクルＡの圧縮部１０１は、順次、放熱
部１０２、蓄冷部１０３、凝縮部１０３ａ、配管１０
４、そして膨張部１０５に連通している。膨張部１０５
のシリンダー外面は、凝縮器１０５ａが設けてあり、凝
縮器１０３ａ、１０５ａは、冷媒容器１０のガス層１０
ａに設置せしめてある。冷媒容器１０の液層には、液体
窒素等の冷媒液が入っており、ポンプ１１の吸い込み口
に連通している。ポンプ１１の吐出口は、供給配管１
２、戻り配管１８、そして冷媒容器１０（ガス層１０ａ
でも液層１０ｂどちらでも良い）に連通している。供給
配管１２は、シールド板２２ａ、２２ｂに熱接触せしめ
てある。ポンプ１１で昇圧された冷媒容器１０の冷媒液
は、供給配管１２に流入すると、シールド板２２ａ、２
２ｂから熱を受け、シールド板２２ａ、２２ｂを冷却
し、液の一部又は、全部が蒸発する。液の一部又は、全
部が蒸発させられた冷媒は、戻り配管１８を通って冷媒
容器１０に戻ると、前記の蒸気は凝縮器１０３ａ、１０
５ａにより冷却され液となる。特に注目すべき点は、冷
媒容器１０に侵入する熱（伝導熱、輻射熱）により液層
１０ｂの蒸発した蒸気も凝縮部１０３ａ、１０５ａによ
り液化されるので実施例１より冷却効率が良い。このよ
うにして、冷媒液の蒸発する量と冷媒蒸気の液化する量
とがバランスすることにより、シールド板２２ａ、２２
ｂには、真空槽２５ａ、２５ｂに熱が侵入するにも拘ら
ず、冷媒液を補給する必要がない。しかも、冷媒容器の
容量は、ポンプが故障した時の冷媒液必要量を（例えば
東京、大阪間を走行する最低必要量）を確保すれば良い
ので、冷媒容器を小さくすることが出来る。冷凍機１０
０のスターリングサイクルＢとジュールトムソン回路Ｃ
とを組合せた構成と作用は、図１の実施例１と同一であ
るので、説明を省略する。Fifth Embodiment FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, that is, condensers 103a and 105a are provided in the low temperature section and the expansion section of the regenerator of the Stirling cycle A of the refrigerator 100, and the condenser 1
03a and 105a are installed in the refrigerant container.
The compression unit 101 of the Stirling cycle A includes a heat radiation unit 102, a cold storage unit 103, a condensation unit 103a, and a pipe 10 in order.
4, and communicates with the expansion section 105. Expansion part 105
A condenser 105a is provided on the outer surface of the cylinder of the condensers 103a and 105a.
It is installed in a. The liquid layer of the refrigerant container 10 contains a refrigerant liquid such as liquid nitrogen and communicates with the suction port of the pump 11. The discharge port of the pump 11 is the supply pipe 1
2, return pipe 18, and refrigerant container 10 (gas layer 10a
However, it may communicate with either liquid layer 10b). The supply pipe 12 is in thermal contact with the shield plates 22a and 22b. When the refrigerant liquid in the refrigerant container 10 whose pressure has been boosted by the pump 11 flows into the supply pipe 12, the shield plates 22 a, 2
2b receives heat to cool the shield plates 22a and 22b, and part or all of the liquid evaporates. When the refrigerant in which a part or all of the liquid is evaporated returns to the refrigerant container 10 through the return pipe 18, the vapor is condensed into the condensers 103a, 10a.
It is cooled by 5a and becomes a liquid. Particularly noteworthy is that the vapor evaporated in the liquid layer 10b due to the heat (conduction heat, radiant heat) entering the refrigerant container 10 is also liquefied by the condensing sections 103a and 105a, so that the cooling efficiency is better than that of the first embodiment. In this way, the evaporation amount of the refrigerant liquid and the liquefaction amount of the refrigerant vapor are balanced so that the shield plates 22a, 22a
Despite the heat entering the vacuum tanks 25a and 25b, it is not necessary to replenish the refrigerant liquid in b. In addition, the capacity of the refrigerant container can be reduced because the refrigerant liquid required amount when the pump fails (for example, the minimum required amount for traveling between Tokyo and Osaka) can be secured. Refrigerator 10
0 Stirling cycle B and Joule Thomson circuit C
The combined configuration and action of and are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

【００３１】[0031]

【実施例６】図６は、本発明の他の実施例で、即ち、冷
凍機１００のスターリングサイクルＡの蓄冷器の低温部
と膨張部に凝縮器を設け、凝縮器を冷媒容器内に設置し
たことである。スターリングサイクルＡの圧縮部１０１
は、順次、放熱部１０２、蓄冷部１０３、配管１０４、
そして膨張部１０５に連通している。膨張部１０５のシ
リンダー外面は、凝縮器１０５ａが設けてあり、凝縮器
１０５ａは、冷媒容器１０のガス層１０ａに設置せしめ
てある。他の構成、作用は、実施例５と同一であるので
説明を省略する。本実施例の特徴は、図５の実施例に比
べ、冷媒循環回路の冷媒蒸気の凝縮能力が低いが、構成
が単純で、軽量である。[Embodiment 6] FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, that is, a condenser is provided in the low temperature section and the expansion section of the regenerator of the Stirling cycle A of the refrigerator 100, and the condenser is installed in the refrigerant container. That is what I did. Stirling cycle A compression unit 101
Are the heat radiating section 102, the cool storage section 103, the pipe 104,
Then, it communicates with the expansion section 105. A condenser 105a is provided on the outer surface of the cylinder of the expansion section 105, and the condenser 105a is installed in the gas layer 10a of the refrigerant container 10. Other configurations and operations are the same as those of the fifth embodiment, and therefore the description thereof is omitted. The feature of this embodiment is that, compared with the embodiment of FIG. 5, the condensing ability of the refrigerant vapor in the refrigerant circulation circuit is low, but the structure is simple and lightweight.

【００３２】[0032]

【実施例７】図７は、本発明の他の実施例で、即ち、冷
凍機１００のスターリングサイクルＡの蓄冷器の低温部
に凝縮器を設け、凝縮器を冷媒容器内に設置したことで
ある。スターリングサイクルＡの圧縮部１０１は、順
次、放熱部１０２、蓄冷部１０３、凝縮器１０３ａ、配
管１０４、そして膨張部１０５に連通している。凝縮器
１０３ａは、冷媒容器１０のガス層１０ａに設置せしめ
てある。他の構成、作用は、実施例５と同一であるので
説明を省略する。本実施例の特徴は、図５の実施例に比
べ、冷媒循環回路の冷媒蒸気の凝縮能力が低いが、構成
が単純で、軽量である。[Embodiment 7] FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, that is, a condenser is provided in the low temperature part of the regenerator of the Stirling cycle A of the refrigerator 100 and the condenser is installed in the refrigerant container. is there. The compression unit 101 of the Stirling cycle A sequentially communicates with the heat radiation unit 102, the cold storage unit 103, the condenser 103a, the pipe 104, and the expansion unit 105. The condenser 103a is installed in the gas layer 10a of the refrigerant container 10. Other configurations and operations are the same as those of the fifth embodiment, and therefore the description thereof is omitted. The feature of this embodiment is that, compared with the embodiment of FIG. 5, the condensing ability of the refrigerant vapor in the refrigerant circulation circuit is low, but the structure is simple and lightweight.

【００３３】[0033]

【実施例８】図８は、本発明の他の実施例で、即ち、冷
凍機１００のスターリングサイクルＡの蓄冷器１０３の
低温部と膨張部に凝縮器１０３ａと膨張部１０５のシリ
ンダー外面に凝縮器１０５ａを設け、凝縮器１０３ａ、
１０５ａを冷媒容器内に設置したことと、ジュールトム
ソン回路Ｃの予冷熱交換器５２を膨張部１０５のシリン
ダー外面に設け、予冷熱交換器５４、５６をそれぞれ、
スターリングサイクルＢの膨張部１３２、１３３のシリ
ンダー外面に設けたことである。また、冷媒循環回路に
ポンプ１１が故障したばあいの対策を施したバイパス弁
１７、戻り弁１４、大気開放弁１６が設けてある。冷媒
循環回路の作用は、図５の実施例と故障対策を除き、同
一であり、冷凍機１００とジュールトムソン回路とを組
合せた作用は、図４の実施例４と同一であるので説明を
省略する。本実施例の特徴は、シールド板２２ａ、２２
ｂに侵入する熱負荷が比較的小さく、超電導磁石等の被
冷却体２１を収納している容器２０に侵入する熱負荷が
比較的大きい場合に適している。尚、図１〜図８の実施
例の冷凍機１００の冷凍サイクルは、スターリングサイ
クルで示してあるが、ＧＭサイクル、ソルベイサイク
ル、ブライトンサイクル、クロードサイクル等どのよう
な冷凍サイクルでも良い。[Embodiment 8] FIG. 8 shows another embodiment of the present invention, that is, the condenser 103a on the low temperature part and the expansion part of the regenerator 103 of the Stirling cycle A of the refrigerator 100 and the outer surface of the cylinder of the expansion part 105 are condensed. Equipped with a condenser 105a, a condenser 103a,
105a is installed in the refrigerant container, the precooling heat exchanger 52 of the Joule-Thomson circuit C is provided on the outer surface of the cylinder of the expansion section 105, and the precooling heat exchangers 54 and 56 are respectively provided.
That is, the expansion parts 132 and 133 of the Stirling cycle B are provided on the outer surface of the cylinder. In addition, a bypass valve 17, a return valve 14, and an atmosphere opening valve 16 are provided in the refrigerant circulation circuit to take measures against the failure of the pump 11. The operation of the refrigerant circulation circuit is the same as that of the embodiment of FIG. 5 except for troubleshooting, and the combined operation of the refrigerator 100 and the Joule Thomson circuit is the same as that of the embodiment 4 of FIG. To do. The feature of this embodiment is that the shield plates 22a, 22a
It is suitable when the heat load penetrating into b is relatively small and the heat load entering the container 20 containing the cooled object 21 such as a superconducting magnet is relatively large. Although the refrigerating cycle of the refrigerator 100 of the embodiment of FIGS. 1 to 8 is shown as a Stirling cycle, any refrigerating cycle such as a GM cycle, a Solvay cycle, a Brighton cycle, a Claude cycle, etc. may be used.

【００３４】[0034]

【実施例９】図９は、本発明の一実施例で、蓄冷型サイ
クルがスターリングサイクルの場合を示す。圧縮ピスト
ン１０６、シリンダー３、ピストンリング１５８から形
成される圧縮部１０１は、順次、放熱器１０２、蓄冷器
１０３、配管１０４、そして膨脹ピストン１０７、シリ
ンダー１１３、ピストンリング１５９で形成される膨脹
部１０５に連通している。圧縮ピストン１０６、膨脹ピ
ストン１０７は、それぞれガイドピストン１５４、１５
５、ピストンピン１５０、１５１、コネクティングロッ
ド１４５、１４６を介し、クランクシャフト１４７に連
結する。膨脹ピストン１０７の動きが、圧縮ピストン１
０６の動きより位相が、約９０度進むようにする。クラ
ンクシャフト１４７を、減速機１４２を介しモーター１
４１に連結させる。このようにして、圧縮部１０１、放
熱器１０２、蓄冷器１０３、配管１０４、そして膨脹部
１０５は、１段膨脹のスターリングサイクルＡを構成し
ている。[Embodiment 9] FIG. 9 shows an embodiment of the present invention in which the regenerative cycle is a Stirling cycle. The compression portion 101 formed of the compression piston 106, the cylinder 3, and the piston ring 158 is a radiator 102, a regenerator 103, a pipe 104, and an expansion portion 105 formed of an expansion piston 107, a cylinder 113, and a piston ring 159 in order. Is in communication with. The compression piston 106 and the expansion piston 107 have guide pistons 154 and 15 respectively.
5, the piston pins 150 and 151, and the connecting rods 145 and 146 are connected to the crankshaft 147. The movement of the expansion piston 107 causes the compression piston 1 to move.
The phase is advanced by about 90 degrees from the movement of 06. The crankshaft 147 is connected to the motor 1 via the speed reducer 142.
41. In this way, the compression unit 101, the radiator 102, the regenerator 103, the pipe 104, and the expansion unit 105 constitute a one-stage expansion Stirling cycle A.

【００３５】圧縮ピストン１３４、シリンダー１１１、
ピストンリング１５６から形成される圧縮部１２１は、
順次、放熱器１２２、蓄冷器１２３、ディストリビュー
タ１２４、蓄冷器１２５、ディストリビュータ１２６、
蓄冷器１２８に連通している。ディストリビュータ１２
４、ディストリビュータ１２６、蓄冷器１２８は、それ
ぞれ配管１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを介して、膨脹
ピストン１３５、シリンダー１１２、ピストンリング１
５７、１６０、１６１で形成される膨脹部、１３１、１
３２、１３３に連通する。圧縮ピストン１３４、膨脹ピ
ストン１３５は、それぞれガイドピストン１５２、１５
３、ピストンピン１４８、１４９、コネクティングロッ
ド１４３、１４４を介し、クランクシャフト１４７に連
結しており、膨脹ピストン１３５の動きが、圧縮ピスト
ン１３４の動きより位相が、約９０度進むようにせめし
てある。このようにして、圧縮部１２１、放熱器１２
２、蓄冷器１２３、１２５、１２８、配管１３０ａ、１
３０ｂ、１３０ｃ、そして膨脹部１３１、１３２、１３
３は、３段膨脹のスターリングサイクルＢを構成してい
る。Compression piston 134, cylinder 111,
The compression part 121 formed from the piston ring 156 is
The radiator 122, the regenerator 123, the distributor 124, the regenerator 125, the distributor 126, in that order.
It communicates with the regenerator 128. Distributor 12
4, the distributor 126, and the regenerator 128 are connected to the expansion piston 135, the cylinder 112, and the piston ring 1 via the pipes 130a, 130b, and 130c, respectively.
Expansion parts 131, 1 formed by 57, 160, 161
32, 133. The compression piston 134 and the expansion piston 135 have guide pistons 152 and 15 respectively.
3, the piston pins 148 and 149, and the connecting rods 143 and 144 are connected to the crankshaft 147 so that the movement of the expansion piston 135 is approximately 90 degrees ahead of the movement of the compression piston 134. is there. In this way, the compression unit 121 and the radiator 12
2, regenerator 123, 125, 128, piping 130a, 1
30b, 130c, and expansion parts 131, 132, 13
3 constitutes a three-stage expansion Stirling cycle B.

【００３６】スターリングサイクルＡとスターリングサ
イクルＢから冷凍機０が構成されている。スターリング
サイクルＡの膨脹部１０５は約６３Ｋから約９０Ｋの冷
凍を発生する。スターリングサイクルＢの膨脹部１３
１、１３２、１３３は、それぞれ約７０Ｋ、約３０Ｋ、
約１５Ｋの冷凍を発生している。The refrigerator 0 is composed of the Stirling cycle A and the Stirling cycle B. The expansion section 105 of the Stirling cycle A produces refrigeration of about 63K to about 90K. Expansion part 13 of Stirling cycle B
1, 132, 133 are about 70K, about 30K,
It produces about 15K of freezing.

【００３７】圧縮機５０の高圧の吐出口は、順次、熱交
換器５１の高圧側、予冷熱交換器５２、熱交換器５３の
高圧側、予冷熱交換器５４、熱交換器５５の高圧側、予
冷熱交換器５６、熱交換器５７の高圧側、ジュールトム
ソン弁５８へと連通している。ジュールトムソン弁５８
は、液体ヘリウム２０ｂに浸かっている被冷却体２１、
例えば超電導磁石等を収納している容器２０のガス層２
０ａに連通している。容器２０のガス層２０ａに設けら
れた低圧管６１は、順次、熱交換器５７、５５、５３、
５１の低圧側に連通し、圧縮機５０の吸入口に接続され
る。予冷熱交換器５２、５４、５６は、それぞれ冷凍発
生部である膨脹部１３１、１３２、１３３を構成してい
るシリンダー１１３、１１２の外面に熱接触させる。こ
のようにして、圧縮機５０、熱交換器５１、５３、５
５、５７、予冷熱交換器５２、５４、５６、ジュールト
ムソン弁５８、容器２０からジュールトムソン回路が構
成される。The high-pressure discharge port of the compressor 50 has a high-pressure side of the heat exchanger 51, a high-pressure side of the pre-cooling heat exchanger 52 and the heat exchanger 53, a high-pressure side of the pre-cooling heat exchanger 54, and a heat exchanger 55 in order. , The high-pressure side of the pre-cooling heat exchanger 56 and the heat exchanger 57, and the Joule-Thomson valve 58. Jules Thomson valve 58
Is an object to be cooled 21 immersed in liquid helium 20b,
For example, the gas layer 2 of the container 20 containing a superconducting magnet or the like
It communicates with 0a. The low-pressure pipe 61 provided in the gas layer 20a of the container 20 sequentially includes the heat exchangers 57, 55, 53,
It communicates with the low pressure side of 51 and is connected to the suction port of the compressor 50. The pre-cooling heat exchangers 52, 54, 56 are brought into thermal contact with the outer surfaces of the cylinders 113, 112 constituting the expansion parts 131, 132, 133 which are freezing generating parts, respectively. In this way, the compressor 50, the heat exchangers 51, 53, 5
5, 57, the pre-cooling heat exchangers 52, 54, 56, the Joule-Thomson valve 58, and the container 20 constitute a Joule-Thomson circuit.

【００３８】ジュールトムソン回路の圧縮機５０から吐
出した高圧（約１５気圧）のヘリウムガスは、熱交換器
５１、５３、５５、５７の低圧側を流れる温度の低いヘ
リウムガスと熱交換し、冷却される。熱交換器５１、５
３、５５、５７の高圧側を流れるヘリウムガスは、それ
ぞれ、予冷熱交換器５２、５４、５６に流入し、そこ
で、膨脹部１０５、１３２、１３３で発生した冷凍で、
それぞれ、約７７Ｋ、３０Ｋ、１５Ｋに冷却される。こ
のようにして、冷却されたヘリウムガスは、約５〜６Ｋ
になり、ジュールトムソン弁５８に流入し、ジュールト
ムソン弁５８を通過すると、約１気圧まで等エンタルピ
ー膨脹し、ヘリウムガスの一部が液体となって、超電導
磁石等の被冷却体２１が収納されている容器２０に流入
する。容器には外部からの侵入熱（輻射熱と伝導熱）に
より液体ヘリウムの一部が蒸発し、熱交換器５７、５
５、５３、５１の低圧側を通って圧縮機５０の吸い込み
側に流れ、圧縮機５０により再び高圧に圧縮させる。ジ
ュールトムソン弁５８を通過し、液体となる量と蒸発す
る量とがバランスし、外部から容器２０に侵入熱（輻射
熱と伝導熱）があるにも拘わらず、容器２０内の液体ヘ
リウム量は変化しないので、液体ヘリウムを補給する必
要がない。The high-pressure (about 15 atm) helium gas discharged from the compressor 50 of the Joule-Thomson circuit exchanges heat with the low-temperature helium gas flowing through the low-pressure side of the heat exchangers 51, 53, 55, 57, and is cooled. To be done. Heat exchangers 51, 5
The helium gas flowing on the high pressure side of 3, 55, 57 flows into the pre-cooling heat exchangers 52, 54, 56, respectively, where the refrigeration generated in the expansion sections 105, 132, 133,
It is cooled to about 77K, 30K, and 15K, respectively. In this way, the cooled helium gas is about 5-6K.
When flowing into the Joule-Thomson valve 58 and passing through the Joule-Thomson valve 58, isenthalpic expansion is performed up to about 1 atm, and part of the helium gas becomes a liquid, and the cooled body 21 such as a superconducting magnet is stored. Flowing into the container 20. Part of the liquid helium is evaporated in the container by heat (radiation heat and conduction heat) from the outside, and the heat exchangers 57, 5
It flows through the low pressure side of 5, 53, 51 to the suction side of the compressor 50, and is compressed again to a high pressure by the compressor 50. The amount of liquid helium in the container 20 changes despite the fact that the amount of liquid that has passed through the Joule-Thomson valve 58 and the amount of evaporation are balanced and there is heat that enters the container 20 from outside (radiation heat and conduction heat). No need to replenish with liquid helium.

【００３９】前述した実施例は、１段膨脹のスターリン
グサイクルＡの膨脹部に凝縮器と予冷熱交換器を設け、
３段膨脹のスターリングサイクルＢの第２、３膨脹部１
３２、１３３に予冷熱交換器５４、５６を設けた例であ
るが、１段膨脹のスターリングサイクルＡの膨脹部に凝
縮器１３と予冷熱交換器５２を設け、３段膨脹のスター
リングサイクルＢの第１膨脹部にも凝縮器と予冷熱交換
器の両方か、または、いずれか一方を設け、第２、３膨
脹部に予冷熱交換器を設けるようにしても良い。In the above-mentioned embodiment, a condenser and a precooling heat exchanger are provided in the expansion section of the Stirling cycle A of single-stage expansion,
Second and third expansion parts 1 of the three-stage expansion Stirling cycle B
In the example in which the precooling heat exchangers 54 and 56 are provided in 32 and 133, the condenser 13 and the precooling heat exchanger 52 are provided in the expansion part of the one-stage expansion Stirling cycle A and the three-stage expansion Stirling cycle B is provided. The first expansion section may be provided with either or both of the condenser and the pre-cooling heat exchanger, and the second and third expansion sections may be provided with the pre-cooling heat exchanger.

【００４０】１段膨脹のスターリングサイクルＡの膨脹
部１０５に凝縮器１３を設け、３段膨脹のスターリング
サイクルＢの第１膨脹部にも凝縮器と予冷熱交換器の両
方を設け、第２、３膨脹部に予冷熱交換器を設けるよう
にしても良い。１段膨脹のスターリングサイクルＡの膨
脹部に予冷熱交換器を設け、３段膨脹のスターリングサ
イクルＢの第１膨脹部にも凝縮器と予冷熱交換器の両方
か、又は、凝縮器を設け、第２、３膨脹部に予冷熱交換
器を設けるようにしても良い。A condenser 13 is provided in the expansion section 105 of the first-stage expansion Stirling cycle A, and a condenser and a pre-cooling heat exchanger are also provided in the first expansion section of the three-stage expansion Stirling cycle B. A precooling heat exchanger may be provided in the expansion unit 3. A precooling heat exchanger is provided in the expansion section of the first-stage expansion Stirling cycle A, and a condenser and a precooling heat exchanger are also provided in the first expansion section of the three-stage expansion Stirling cycle B, or a condenser is provided. A precooling heat exchanger may be provided in the second and third expansion sections.

【００４１】冷媒循環回路について説明する。冷媒容器
１０には、例えば、液体窒素等の液化温度の低い冷媒液
が入っており、冷媒容器１０内の冷媒液１０ｂは、ポン
プ１１の吸い込み口に連通しており、ポンプ１１の吐出
口には、供給配管１２が接続されており、供給配管１２
は、超電導磁石等の被冷却体２１が収納している容器２
０を覆っているシールド板２２に熱接触せしめており、
凝縮器１３、戻り配管１８を経て、冷媒容器１０のガス
層１０ａに戻る。凝縮器１３は、スターリングサイクル
Ａの冷凍発生部である膨脹部１０５を形成しているシリ
ンダー外面に熱接触せしめてある。The refrigerant circulation circuit will be described. The refrigerant container 10 contains, for example, a refrigerant liquid having a low liquefaction temperature such as liquid nitrogen, and the refrigerant liquid 10b in the refrigerant container 10 communicates with a suction port of the pump 11 and a discharge port of the pump 11. Is connected to the supply pipe 12 and the supply pipe 12
Is a container 2 in which an object to be cooled 21 such as a superconducting magnet is stored.
It is in thermal contact with the shield plate 22 covering 0,
It returns to the gas layer 10 a of the refrigerant container 10 through the condenser 13 and the return pipe 18. The condenser 13 is in thermal contact with the outer surface of the cylinder forming the expansion section 105 which is the freezing generation section of the Stirling cycle A.

【００４２】[0042]

【実施例１０】図１０は、本発明の他の実施例で、冷凍
機０のスターリングサイクルＢが、２段膨脹の場合であ
る。スターリングサイクルＢの膨脹部１３１ａ、１３２
ａは、それぞれ約５０Ｋ、約１５Ｋの冷凍を発生してい
る。この実施例の特徴は、スターリングサイクルＢの膨
脹段数が実施例９に比べ１段少ないので、ジュールトム
ソン回路の熱交換器が、実施例９より、１基少なくな
り、構成が単純化されたことである。しかし、実施例９
のスターリングサイクルＢより膨脹段数が１段少ないの
で、超電導磁石等の被冷却体を冷却する冷凍装置の効率
は若干落ちる。作用は、実施例９と同一なので省略す
る。[Embodiment 10] FIG. 10 shows another embodiment of the present invention, in which the Stirling cycle B of the refrigerator 0 is a two-stage expansion. Expansion parts 131a, 132 of the Stirling cycle B
a generates refrigeration of about 50K and about 15K, respectively. The feature of this embodiment is that the number of expansion stages of the Stirling cycle B is one less than that of the ninth embodiment, so the heat exchanger of the Joule-Thomson circuit is one less than that of the ninth embodiment, and the configuration is simplified. Is. However, Example 9
Since the number of expansion stages is one stage smaller than that of the Stirling cycle B, the efficiency of the refrigeration system for cooling the cooled object such as the superconducting magnet is slightly lowered. Since the operation is the same as that of the ninth embodiment, it will be omitted.

【００４３】[0043]

【実施例１１】図１１は、本発明に関する他の実施例
で、スターリングサイクルＡ、Ｂの膨脹段数が、共に、
２段の場合の実施例である。スターリングサイクルＡの
１段目の膨脹部１０５ａ、２段の膨脹部１０５ｂに、そ
れぞれ、予冷熱交換器５２ａ、５４を熱接触せしめ、冷
媒循環回路の凝縮器１３ａを膨脹部１０５ａに熱接触さ
せている。同様に、スターリングサイクルＢの１段目の
膨脹部１３１ａ、２段目の膨脹部１３１ｂにもそれぞれ
ジュールトムソン回路予冷熱交換器５２ｂ、５６を熱接
触せしめ、スターリングサイクルＢの１段目の膨脹部１
３１ａに冷媒循環回路の凝縮器１３ｂを熱接触させてい
る。その他の構成は、実施例１０と同様であるので、説
明を省略する。膨脹部１０５ａ、１３１ａは、共に、約
７７Ｋの温度の冷凍を発生しており、膨脹空間１０５
ｂ、１３１ｂは、それぞれ、約３０Ｋ、約１５Ｋの温度
の冷凍を発生している。その他の作用は、実施例１０と
同様であるので、説明を省略する。 本実施例の特徴
は、超電導磁石等の被冷却体を冷却する冷凍装置の冷却
能力が、比較的大きく、冷媒循環回路の冷却能力が、比
較的小さい場合に適している。 実施例１１は、スター
リングサイクルＢが、２段膨脹の場合であるが、２段膨
脹以上、例えば、３段膨脹でも良い。[Embodiment 11] FIG. 11 shows another embodiment relating to the present invention, in which the number of expansion stages of the Stirling cycles A and B is
This is an example in the case of two stages. The precooling heat exchangers 52a and 54 are brought into thermal contact with the first-stage expansion section 105a and the second-stage expansion section 105b of the Stirling cycle A, respectively, and the condenser 13a of the refrigerant circulation circuit is brought into thermal contact with the expansion section 105a. There is. Similarly, the Joule-Thomson circuit precooling heat exchangers 52b and 56 are brought into thermal contact with the first-stage expansion section 131a of the Stirling cycle B and the second-stage expansion section 131b, respectively, and the first-stage expansion section of the Stirling cycle B is expanded. 1
The condenser 13b of the refrigerant circulation circuit is brought into thermal contact with 31a. The other configurations are similar to those of the tenth embodiment, and thus the description thereof is omitted. The expansion parts 105a and 131a both generate freezing at a temperature of about 77K, and the expansion space 105a
b and 131b generate refrigeration at temperatures of about 30K and about 15K, respectively. The other actions are similar to those of the tenth embodiment, and thus the description thereof is omitted. The feature of this embodiment is suitable when the refrigerating apparatus for cooling the cooled object such as the superconducting magnet has a relatively large cooling capacity and the refrigerant circulation circuit has a relatively small cooling capacity. In Example 11, the Stirling cycle B is a two-stage expansion, but it may be a two-stage expansion or more, for example, a three-stage expansion.

【００４４】前述した実施例１１は、２段膨脹のスター
リングサイクルＡの１段目の膨脹部１０５ａに凝縮器１
３ａと予冷熱交換器５２ａを設け、２段目の膨脹部１０
５ｂには予冷熱交換器５４を設け、同様に、２段膨脹の
スターリングサイクルＢの１段目の膨脹部１３１ａに凝
縮器１３ｂと予冷熱交換器５２ｂを設け、２段目の膨脹
部１３１ｂには予冷熱交換器５６を設けた例であるが、
２段膨脹のスターリングサイクルＡの１段目の膨脹部１
０５ａに凝縮器と予冷熱交換器を、２段目の膨脹部１０
５ｂに予冷熱交換器を設け、２段膨脹のスターリングサ
イクルＢの１段目の膨脹部１３１ａには凝縮器と予冷熱
交換器の内、いずれか一方を設けるか、又は、両方とも
設けず、２段目の膨脹部１３１ｂに予冷熱交換器を設け
るようにしても良い。２段膨脹のスターリングサイクル
Ａの１段目の膨脹部１０５ａに凝縮器を、２段目の膨脹
部１０５ｂには予冷熱交換器を設け、２段膨脹のスター
リングサイクルＢの１段目の膨脹部１３１ａには予冷熱
交換器を設けるか、又は、両方とも設けず、２段目の膨
脹部１３１ｂに予冷熱交換器を設けるようにしても良
い。In the eleventh embodiment described above, the condenser 1 is installed in the first expansion section 105a of the two-stage expansion Stirling cycle A.
3a and the precooling heat exchanger 52a are provided, and the expansion section 10 of the second stage is provided.
5b is provided with a pre-cooling heat exchanger 54, and similarly, a condenser 13b and a pre-cooling heat exchanger 52b are provided in the first-stage expansion section 131a of the two-stage expansion Stirling cycle B, and in the second-stage expansion section 131b. Is an example in which a precooling heat exchanger 56 is provided,
1st stage expansion part 1 of the two-stage expansion Stirling cycle A
A condenser and a precooling heat exchanger are attached to 05a, and the expansion section 10 of the second stage is connected.
5b is provided with a pre-cooling heat exchanger, either the condenser or the pre-cooling heat exchanger is provided at the first expansion portion 131a of the two-stage expansion Stirling cycle B, or both are not provided, A precooling heat exchanger may be provided in the second expansion section 131b. A condenser is provided in the first expansion section 105a of the two-stage expansion Stirling cycle A, and a precooling heat exchanger is provided in the second expansion section 105b. The first expansion section of the two-stage expansion Stirling cycle B is provided. The pre-cooling heat exchanger may be provided in 131a, or both may not be provided and the pre-cooling heat exchanger may be provided in the second expansion section 131b.

【００４５】[0045]

【実施例１２】図１２は、本発明に関する他の実施例
で、スターリングサイクルＡ、Ｂの膨脹段数が１段、ス
ターリングサイクルＢの膨脹段数の２段の場合の実施例
である。スターリングサイクルＢの１段目の膨脹部１３
１ａ、２段目の膨脹部１３２ｂに、それぞれ、予冷熱交
換器５２ｃ、５４ｃを熱接触せしめている。その他の構
成は、実施例１０と同様であるので、説明を省略する。
膨脹部１３１ａ、１３２ｂは、それぞれ、約５０Ｋ、約
１５Ｋの温度の冷凍を発生している。その他の作用は、
実施例１０と同様であるので、説明を省略する。本実施
例の特徴は、熱交換器と予冷熱交換器の基数が、実施例
１０の場合より、それぞれ１基少なくなり、冷凍装置の
構成が単純化される、超電導磁石等の被冷却体を冷却す
る冷凍装置の冷却能力が、比較的小さい場合に適してい
る。[Embodiment 12] FIG. 12 shows another embodiment of the present invention in which the number of expansion stages of the Stirling cycles A and B is one and the number of expansion stages of the Stirling cycle B is two. Expansion section 13 of the first stage of Stirling cycle B
Pre-cooling heat exchangers 52c and 54c are brought into thermal contact with the expanded portions 132b of the first and second stages, respectively. The other configurations are similar to those of the tenth embodiment, and thus the description thereof is omitted.
The expansion parts 131a and 132b generate freezing at temperatures of about 50K and about 15K, respectively. Other actions are
Since it is the same as the tenth embodiment, the description thereof is omitted. The feature of this embodiment is that the number of heat exchangers and the number of precooling heat exchangers are each one less than in the case of the tenth embodiment, and the structure of the refrigerating apparatus is simplified. It is suitable when the cooling capacity of the refrigerating device for cooling is relatively small.

【００４６】[0046]

【実施例１３】図１３、図１４は、本発明の一実施例
で、実施例４の冷却装置を台枠２００上に搭載したもの
で、図１３は図１４のＺ−Ｚ断面図を示している。尚、
冷凍機１００は実施例４と同一であるので、説明を省略
する。[Embodiment 13] FIGS. 13 and 14 show an embodiment of the present invention in which the cooling device of Embodiment 4 is mounted on an underframe 200. FIG. 13 is a sectional view taken along line ZZ of FIG. ing. still,
Since the refrigerator 100 is the same as that of the fourth embodiment, its description is omitted.

【００４７】低温移送管９０は、両端に継手外管９１、
シールド板２２ｂ、両端に継手９５ａ、９５ｂを有する
行き配管９２、両端に継手９４ａ、９４ｂを有する低圧
配管９３、両端に継手９６ａ、９６ｂを有する供給配管
１２ｂ、両端に継手９７ａ、９７ｂを有する戻り配管１
８ｂから構成される。The low temperature transfer tube 90 has a joint outer tube 91,
Shield plate 22b, outgoing pipe 92 having joints 95a, 95b at both ends, low pressure pipe 93 having joints 94a, 94b at both ends, supply pipe 12b having joints 96a, 96b at both ends, return pipe having joints 97a, 97b at both ends 1
8b.

【００４８】圧縮機５０の高圧の吐出口５０ｂは、順
次、熱交換器５１の高圧側、予冷熱交換器５２、熱交換
器５３の高圧側、予冷熱交換器５４、熱交換器５５の高
圧側、予冷熱交換器５６、行き配管９２、熱交換器５７
の高圧側、ジュールトムソン弁５８へと連通している。
ジュールトムソン弁５８は、液体ヘリウム２０ｂに浸か
っている、超電導磁石等の被冷却体２１を収納している
容器２０のガス層２０ａに連通している。The high-pressure discharge port 50b of the compressor 50 sequentially has a high-pressure side of the heat exchanger 51, a high-temperature side of the pre-cooling heat exchanger 52 and the heat exchanger 53, a high-pressure side of the pre-cooling heat exchanger 54 and the heat exchanger 55. Side, pre-cooling heat exchanger 56, going pipe 92, heat exchanger 57
The high pressure side of the valve is connected to the Joule Thomson valve 58.
The Joule-Thomson valve 58 is in communication with the gas layer 20a of the container 20 which contains the object to be cooled 21, such as a superconducting magnet, immersed in the liquid helium 20b.

【００４９】容器２０のガス層２０ａに設けられた低圧
配管６１は、順次、熱交換器５７、低圧配管９３、熱交
換器５５、５３、５１の低圧側に連通し、圧縮機５０の
吸入口５０ａに接続される。予冷熱交換器５２、５４、
５６は、それぞれ膨脹部１０５、１３２、１３３を形成
しているシリンダー１０８、１３６の外面に熱接触して
いる。このようにして、圧縮機５０、熱交換器５１、５
３、５５、５７、予冷熱交換器５２、５４、５６、ジュ
ールトムソン弁５８、容器２０からジュールトムソン回
路Ｃが構成される。又、熱交換器５１、５３、５５、５
７、予冷熱交換器５２、５４、５５、ジュールトムソン
弁５８、容器２０からジュールトムソン回路の低温部が
構成される。The low-pressure pipe 61 provided in the gas layer 20a of the container 20 is successively connected to the heat exchanger 57, the low-pressure pipe 93, and the low-pressure sides of the heat exchangers 55, 53, 51, and the suction port of the compressor 50. 50a. Precooling heat exchangers 52, 54,
56 is in thermal contact with the outer surfaces of the cylinders 108, 136 forming the expansions 105, 132, 133, respectively. In this way, the compressor 50, the heat exchangers 51, 5
A Joule-Thomson circuit C is composed of 3, 55, 57, the pre-cooling heat exchangers 52, 54, 56, the Joule-Thomson valve 58, and the container 20. Also, the heat exchangers 51, 53, 55, 5
7, the pre-cooling heat exchangers 52, 54, 55, the Joule-Thomson valve 58, and the container 20 constitute a low-temperature part of the Joule-Thomson circuit.

【００５０】冷媒容器１０には液体窒素等の冷媒が充填
されており、冷媒容器１０の液層１０ｂは、順次、ポン
プ１１、供給配管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、凝縮器１
３、戻り配管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、そして冷媒容器
１０のガス層１０ａに連通している。凝縮器１３は、膨
脹部１０５を形成しているシリンダー１０８に熱接触せ
しめてあり、供給配管１２ａ、１２ｂ、１２ｃも、シー
ルド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃに熱接触させてある。こ
のようにして、冷媒循環回路が構成される。The refrigerant container 10 is filled with a refrigerant such as liquid nitrogen, and the liquid layer 10b of the refrigerant container 10 has a pump 11, supply pipes 12a, 12b and 12c, and a condenser 1 in order.
3, the return pipes 18a, 18b, 18c and the gas layer 10a of the refrigerant container 10 are in communication. The condenser 13 is in thermal contact with the cylinder 108 forming the expansion section 105, and the supply pipes 12a, 12b, 12c are also in thermal contact with the shield plates 22a, 22b, 22c. In this way, the refrigerant circulation circuit is constructed.

【００５１】容器２０は、液体ヘリウム溜め部２０Ｍと
超電導磁石等２１を収納している超電導磁石用収納部２
０Ｎより構成され、液体ヘリウム溜め部２０Ｍと超電導
磁石用収納部２０Ｎは、連通しており、液体ヘリウム溜
め部２０Ｍは、超電導磁石用収納部２０Ｎより上部に設
けてある。液体ヘリウム溜め部２０Ｍ、超電導磁石用収
納部２０Ｎには、液体ヘリウムが充填されており、液体
ヘリウム溜め部２０Ｍの上部は、ガス層２０ａが設けて
ある。液体ヘリウム溜め部２０Ｍと超電導磁石用収納部
２０Ｎは、それぞれ断熱支持材２３ａ、２３ｂを介し
て、シールド板２２ａ：２２ｂで覆われている。シール
ド板２２ａ、２２ｂも、それぞれ断熱支持材２４ａ、２
４ｂを介し、真空槽２５で覆われている。このようにし
て、超電導磁石装置Ｆが、構成されている。The container 20 is a superconducting magnet storage portion 2 in which a liquid helium reservoir 20M and a superconducting magnet or the like 21 are stored.
The liquid helium reservoir 20M is in communication with the superconducting magnet housing 20N, and the liquid helium reservoir 20M is provided above the superconducting magnet housing 20N. The liquid helium reservoir 20M and the superconducting magnet housing 20N are filled with liquid helium, and a gas layer 20a is provided above the liquid helium reservoir 20M. The liquid helium reservoir 20M and the superconducting magnet housing 20N are covered with shield plates 22a: 22b via heat insulating support members 23a, 23b, respectively. The shield plates 22a and 22b are also heat insulating support members 24a and 2b, respectively.
It is covered with a vacuum chamber 25 via 4b. In this way, the superconducting magnet device F is constructed.

【００５２】超電導磁石装置Ｆは、部材２０１を介し、
台枠２００に接続してある。台枠２００には、圧縮機５
０、冷凍機１００が設けられており、冷凍機１００の真
空槽１３７は、低温移送管９０の外管９１の一端に気密
に接続せしめてあり、外管９１の他端は、真空槽２５に
気密に接続している。このようにして、冷凍機１００、
低温移送管９０、ジュールトムソン回路Ｃ、そして冷媒
循環回路Ｄから冷却装置が構成される。ジュールトムソ
ン回路の圧縮機５０から吐出した高圧（約１５気圧）の
ヘリウムガスは、熱交換器５１、５３、５５、５７の低
圧側を流れる温度の低いヘリウムガスと熱交換し、冷却
される。熱交換器５１、５３、５５、５７の高圧側を流
れるヘリウムガスは、それぞれ、予冷熱交換器５２、５
４、５６に流入し、そこで、膨脹部１０５、１３２、１
３３で発生した冷凍で、それぞれ、約７０Ｋ、３０Ｋ、
１５Ｋに冷却される。このようにして、冷却されたヘリ
ウムガスは、約５〜６Ｋになり、ジュールトムソン弁５
８に流入する。ジュールトムソン弁５８を通過すると、
約1.２気圧まで等エンタルピー膨脹し、ヘリウムガスの
一部が液体となり、液体ヘリウムで冷却されている超電
導磁石等の被冷却体２１が収納されている容器２０の液
体ヘリウム溜め部２０Ｍの上部のガス層２０ａに流入す
る。容器２０内では、シールド板２２ａ、からの侵入熱
（輻射熱と伝導熱）により液体ヘリウムの一部が蒸発
し、熱交換器５７、５５、５３、５１の低圧側を通って
圧縮機５０の吸い込み側に戻り、圧縮機５０により再び
高圧に圧縮される。ジュールトムソン弁５８を通過し、
液体となる液量と蒸発する蒸気量とがバランスし、シー
ルド板２２ａから前記容器２０に侵入熱（輻射熱と伝導
熱）があるにも拘わらず、前記容器２０内の液体ヘリウ
ム量は変化しないので、液体ヘリウムを補給する必要が
ない。The superconducting magnet device F has a member 201,
It is connected to the underframe 200. The underframe 200 includes a compressor 5
0, the refrigerator 100 is provided, the vacuum tank 137 of the refrigerator 100 is air-tightly connected to one end of the outer tube 91 of the low temperature transfer tube 90, and the other end of the outer tube 91 is connected to the vacuum tank 25. The connection is airtight. In this way, the refrigerator 100,
The low temperature transfer pipe 90, the Joule Thomson circuit C, and the refrigerant circulation circuit D constitute a cooling device. The high-pressure (about 15 atm) helium gas discharged from the Joule-Thomson circuit compressor 50 exchanges heat with the low-temperature helium gas flowing through the low-pressure sides of the heat exchangers 51, 53, 55, 57, and is cooled. The helium gas flowing on the high-pressure side of the heat exchangers 51, 53, 55, 57 is precooling heat exchangers 52, 5 respectively.
4, 56, in which the expansions 105, 132, 1
The freezing generated in 33, about 70K, 30K,
It is cooled to 15K. In this way, the cooled helium gas becomes about 5-6K, and the Joule-Thomson valve 5
Inflow to 8. After passing through the Jules Thomson valve 58,
The upper part of the liquid helium reservoir 20M of the container 20 in which the object to be cooled 21 such as a superconducting magnet cooled by liquid helium is partially enthalpy-expanded to about 1.2 atmospheres and part of the helium gas becomes liquid. Flow into the gas layer 20a. In the container 20, part of the liquid helium is evaporated by the heat of penetration (radiation heat and conduction heat) from the shield plate 22a, and is sucked into the compressor 50 through the low pressure side of the heat exchangers 57, 55, 53, 51. It returns to the side and is again compressed to high pressure by the compressor 50. Passing through the Jules Thomson valve 58,
The amount of liquid helium in the container 20 does not change despite the fact that the amount of liquid that becomes liquid and the amount of vaporized vapor are balanced and there is heat that enters the container 20 from the shield plate 22a (radiation heat and conduction heat). , No need to replenish with liquid helium.

【００５３】冷媒容器１０内の冷媒液は、ポンプ１１で
昇圧され、供給配管１２ａに流入すると真空槽２５ａ、
２５ｂからシールド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃに侵入す
る熱（伝導熱、輻射熱）により全部、又は、一部が蒸発
し、シールド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃを冷媒の液化温
度に近い温度に冷却し、凝縮器１３に流入する。凝縮器
１３に流入した冷媒蒸気は、そこで膨脹部１０５で発生
した冷凍により再凝縮され、液体となって、戻り配管１
８ａ、１８ｂ、１８ｃを通って冷媒容器１０に戻る。冷
媒液の蒸発する蒸気量と冷媒蒸気の液化する量とが、バ
ランスすることにより、シールド板２２ａ、２２ｂ、２
２ｃには、真空槽２５、外管９１、１３７より熱が侵入
するにも拘わらず、冷媒容器１０内の冷媒液（液体窒素
等）の液量は変化しない。この結果、冷媒液を補給する
必要がない。しかも、冷媒容器１０内の冷媒液（液体窒
素等）の液量は、一定で或るので、十分少なくて良く、
冷媒容器１０を小さくすることが出来る。The refrigerant liquid in the refrigerant container 10 is boosted by the pump 11 and flows into the supply pipe 12a.
All or part of it is evaporated by the heat (conduction heat, radiant heat) entering the shield plates 22a, 22b, 22c from 25b, and the shield plates 22a, 22b, 22c are cooled to a temperature close to the liquefaction temperature of the refrigerant and condensed. Flows into the vessel 13. The refrigerant vapor flowing into the condenser 13 is re-condensed by refrigeration generated in the expansion section 105 and becomes a liquid, and the return pipe 1
Return to the refrigerant container 10 through 8a, 18b and 18c. By balancing the amount of vaporized refrigerant liquid and the amount of liquefied refrigerant vapor, the shield plates 22a, 22b, 2
The amount of the refrigerant liquid (liquid nitrogen or the like) in the refrigerant container 10 does not change despite the heat entering the 2c from the vacuum tank 25 and the outer tubes 91 and 137. As a result, there is no need to replenish the refrigerant liquid. Moreover, since the amount of the refrigerant liquid (such as liquid nitrogen) in the refrigerant container 10 is constant, it may be sufficiently small.
The refrigerant container 10 can be downsized.

【００５４】前述したように、超電導磁石を冷却してい
る液体ヘリウムの蒸発するヘリウム蒸気の再液化とシー
ルド板を冷却する液体窒素等の冷媒の蒸発する蒸気の再
凝縮は、１台の冷凍機１００にジュールトムソン回路と
冷媒循環回路とを付加した冷却装置より行なわれるの
で、冷却装置の占有空間を小さくすることが出来る。冷
凍機１００には、超電導磁石装置Ｆから離れた台枠２０
０に設けてあるので、地上の軌道２２０の側壁に設けた
推進コイル２１０の高周波の電流切り換えによって超電
導磁石装置Ｆに生ずる大きな振動が、伝わりにくい。そ
の結果、シリンダーと僅かな間隙を保持し往復運動して
いるピストンが、シリンダーに接触することもないの
で、冷凍機１００の冷却性能が安定し、冷却装置の冷却
性能も安定する。又、液体ヘリウムと液体窒素等の冷媒
の無補給化を、１台の冷凍機１００で行なっているの
で、機械損失も少なくなり、効率が向上する。図１３、
図１４では、戻り配管１８ａが、容器１０のガス層１０
ａに設けてあるが、液層１０ｂでも良い。又、図１３、
図１４は、スターリングサイクルの実施例であるが、冷
凍機の冷凍サイクルは、ＧＭサイクル、ソルベイサイク
ル、ブライトンサイクル、クロードサイクル等どのよう
な冷凍サイクルでも良い。As described above, the reliquefaction of the evaporated helium vapor of the liquid helium cooling the superconducting magnet and the recondensation of the vaporized vapor of the refrigerant such as liquid nitrogen cooling the shield plate are performed by one refrigerator. Since it is performed by the cooling device in which the Joule-Thomson circuit and the refrigerant circulation circuit are added to 100, the space occupied by the cooling device can be reduced. In the refrigerator 100, the underframe 20 separated from the superconducting magnet device F is used.
Since it is provided at 0, the large vibration generated in the superconducting magnet device F due to the high frequency current switching of the propulsion coil 210 provided on the side wall of the track 220 on the ground is difficult to be transmitted. As a result, the piston that reciprocates while maintaining a slight gap with the cylinder does not contact the cylinder, so that the cooling performance of the refrigerator 100 is stable and the cooling performance of the cooling device is also stable. In addition, since one refrigerating machine 100 does not replenish refrigerant such as liquid helium and liquid nitrogen, mechanical loss is reduced and efficiency is improved. 13,
In FIG. 14, the return pipe 18 a indicates the gas layer 10 of the container 10.
Although it is provided in a, the liquid layer 10b may be used. Also, FIG.
Although FIG. 14 shows an embodiment of the Stirling cycle, the refrigerating cycle of the refrigerator may be any refrigerating cycle such as a GM cycle, a Solvay cycle, a Brighton cycle, a Claude cycle.

【００５５】[0055]

【実施例１４】図１５は、本発明の他の実施例で、図１
４の変形例である。即ち、ジュールトムソン回路の予冷
熱交換器５２をスターリングサイクルＢの膨脹部１３１
に接触させた実施例である。他の構成は、実施例１３と
同一である。作用も、実施例１３と同様であるので説明
を省略する。[Embodiment 14] FIG. 15 shows another embodiment of the present invention.
It is a modification of No. 4. That is, the precooling heat exchanger 52 of the Joule-Thomson circuit is connected to the expansion section 131 of the Stirling cycle B.
It is an example of contacting with. The other structure is the same as that of the thirteenth embodiment. The operation is also similar to that of the thirteenth embodiment, and thus the description thereof is omitted.

【００５６】[0056]

【実施例１５】図１６は、図１５の実施例の変形した実
施例で、即ち、図１５の実施例の超電導装置Ｆの真空槽
２５内に設けた熱交換器５７、ジュールトムソン弁５８
を図１６の実施例では、冷凍機１００の真空槽１３７内
に設け、他の構成は、図１５の実施例と同一である。作
用も、図１５の実施例と同一である。Fifteenth Embodiment FIG. 16 is a modification of the embodiment of FIG. 15, that is, a heat exchanger 57 and a Joule-Thomson valve 58 provided in the vacuum chamber 25 of the superconducting apparatus F of the embodiment of FIG.
16 is provided in the vacuum chamber 137 of the refrigerator 100, and other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. The operation is also the same as that of the embodiment shown in FIG.

【００５７】[0057]

【発明の効果】前述したように本発明によれば、超電導
磁石等の被冷却体を冷却する冷却装置の冷凍機の駆動部
と前記被冷却体を収納している容器の周りを覆っている
シールド板を冷却している冷却装置の冷凍機の駆動部を
共通にしてあるので冷凍機の機械効率が良くなり、冷却
装置の効率が向上する。特に、超電導磁石を使った磁気
浮上式車両に搭載する冷却装置は、限られた電力で、超
電導磁石と超電導磁石冷却を収納している容器の周りを
覆っているシールド板を冷却しなければならないため、
高い効率の冷却装置が要求される。As described above, according to the present invention, the periphery of the drive unit of the refrigerator of the cooling device for cooling the cooled object such as the superconducting magnet and the container accommodating the cooled object are covered. Since the drive unit of the refrigerator of the cooling device that cools the shield plate is shared, the mechanical efficiency of the refrigerator is improved and the efficiency of the cooling device is improved. In particular, a cooling device mounted on a magnetically levitated vehicle using a superconducting magnet must cool the superconducting magnet and a shield plate covering the container containing the superconducting magnet cooling with a limited electric power. For,
A highly efficient cooling device is required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】第１実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a first embodiment.

【図２】第２実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 2 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a second embodiment.

【図３】第３実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a third embodiment.

【図４】第４実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 4 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a fourth embodiment.

【図５】第５実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 5 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a fifth embodiment.

【図６】第６実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 6 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a sixth embodiment.

【図７】第７実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a seventh embodiment.

【図８】第８実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 8 is an overall configuration diagram of a cooling device according to an eighth embodiment.

【図９】第９実施例に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 9 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a ninth embodiment.

【図１０】第１０実施例に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 10 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a tenth embodiment.

【図１１】第１１実施例に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 11 is an overall configuration diagram of a cooling device according to an eleventh embodiment.

【図１２】第１２実施例に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 12 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a twelfth embodiment.

【図１３】第１３実施例に係る冷却装置の概略を示す図
である。FIG. 13 is a diagram showing an outline of a cooling device according to a thirteenth embodiment.

【図１４】第１３実施例に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 14 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a thirteenth embodiment.

【図１５】第１４実施例に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 15 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a fourteenth embodiment.

【図１６】第１５実施例に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 16 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a fifteenth embodiment.

【図１７】従来技術に係る冷却装置の全体構成図であ
る。FIG. 17 is an overall configuration diagram of a cooling device according to a conventional technique.

【図１８】他の従来技術に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 18 is an overall configuration diagram of a cooling device according to another conventional technique.

【図１９】他の従来技術に係る冷却装置の全体構成図で
ある。FIG. 19 is an overall configuration diagram of a cooling device according to another conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 冷媒容器 １０ｂ 液層 １１ ポンプ １２ 供給配管 １３ 凝縮器 １４、１４ａ、１４ｂ 戻り弁 １６、１６ａ 大気開放弁 １７、１７ａ、１７ｂ バイパス弁 １８ 戻り配管 ２０ 容器 ２１ 被冷却体 ２２ａ、２２ｂ シールド板 ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ 断熱支持材 ２５、２５ａ、２５ｂ 真空槽 ５０ 圧縮機 ５１、５３、５５、５７ 熱交換器 ５２、５２ａ、５４、５６ 予冷熱交換器 ５８ ジュールトムソン弁 １０１、１２１ 圧縮部 １０２、１２２ 放熱器 １０３、１２３、１２５、１２７ 蓄冷器 １０５、１３１、１３２、１３３ 膨張部 １００ 冷凍機 Ｃ ジュールトムソン回路 Ｄ 冷媒循環回路 Ｅ 冷凍装置 Ｆ 液体ヘリウム装置 10 Refrigerant container 10b liquid layer 11 pumps 12 Supply piping 13 condenser 14, 14a, 14b Return valve 16, 16a Atmosphere release valve 17, 17a, 17b Bypass valve 18 Return piping 20 containers 21 Cooled object 22a, 22b Shield plate 23a, 23b, 24a, 24b Heat insulation support material 25, 25a, 25b vacuum chamber 50 compressor 51, 53, 55, 57 heat exchanger 52, 52a, 54, 56 precooling heat exchanger 58 Jules Thomson valve 101, 121 compression unit 102,122 radiator 103, 123, 125, 127 Regenerator 105, 131, 132, 133 Expansion part 100 refrigerator C Joule Thomson circuit D Refrigerant circulation circuit E refrigeration equipment F Liquid Helium Device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 徹太郎 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 後藤 哲哉 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 藤本 泰司 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 小河 貞男 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 赤木 秀成 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 寺井 元昭 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４ 号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 忍 正寿 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４ 号 東海旅客鉄道株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−136469（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−278146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−202278（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215557（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−272066（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−14168（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 9/00 395 F25B 9/00 H01F 6/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsutaro Nakagawa 2-1, Asahi-cho, Kariya city, Aichi Prefecture Aisin Seiki Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Goto 2-chome, Asahi-cho, Kariya city, Aichi Aisin Seiki (72) Inventor Taiji Fujimoto 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Corporation Itami Works (72) Inventor Sadao Ogawa 8-1-1 Tsukaguchi Honmachi, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Itami Works Co., Ltd. (72) Inventor Hidenari Akagi 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Co., Ltd. Itami Works (72) Inventor Motoaki Terai 1-1, Mei Station, Nakamura-ku, Aichi Prefecture No. 4 Tokai Passenger Railway Co., Ltd. (72) Inventor Masatoshi Shinobu 1-4-1, Mei Station, Nakamura-ku, Aichi Prefecture Tokai Passenger Railway (56) References JP-A-5-136469 (JP, A) JP-A-4-278146 (JP, A) JP-A-60-202278 (JP, A) JP-A-59-215557 (JP, A) JP-A-60-207863 (JP, A) JP-A-62-272066 (JP, A) JP-B-51-14168 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) ) F25B 9/00 395 F25B 9/00 H01F 6/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 被冷却体を収納する液体ヘリウム容器
と、冷媒容器と、前記液体ヘリウム容器を覆うシールド
板と、前記冷媒容器から延在し且つ前記シールド板と熱
的に接触する冷媒供給管と、予冷熱交換器を有し且つ液
体ヘリウム容器内にて蒸発したヘリウムガスを再び液化
させるためのジュールトムソン回路と、前記冷媒容器内
の冷媒を前記冷媒供給管へ圧送するポンプと、且つ前記
冷媒供給管の一部と熱接触する第１の冷凍サイクルの低
温部と、前記予冷熱交換器と熱接触する第２の冷凍サイ
クルの低温部と、を共有する真空槽に収納し、前記第１
の冷凍サイクルと前記第２の冷凍サイクルとを同一の駆
動源により駆動するとともに、第１の冷凍サイクルを蓄
冷型の１段膨張サイクルにし、第２の冷凍サイクルを蓄
冷型の２段以上の膨張サイクルとした冷却装置。1. A liquid helium container containing a cooled object, a refrigerant container, a shield plate covering the liquid helium container, and a refrigerant supply pipe extending from the refrigerant container and in thermal contact with the shield plate. And a Joule-Thomson circuit for preliquefying the helium gas evaporated in the liquid helium container having a precooling heat exchanger, and the inside of the refrigerant container
A pump for pressure-feeding the refrigerant to the refrigerant supply pipe, and
The low temperature of the first refrigeration cycle in thermal contact with part of the refrigerant supply pipe.
A second refrigeration cycle that is in thermal contact with the warm section and the pre-cooling heat exchanger.
It is housed in a vacuum chamber that shares the low temperature part of the
Of the same refrigeration cycle and the second refrigeration cycle
It is driven by a power source and stores the first refrigeration cycle.
Cold-type 1-stage expansion cycle and second refrigeration cycle
A cooling device with a cold type expansion cycle of two or more stages . 【請求項２】 被冷却体を収納する液体ヘリウム容器
と、冷媒容器と、前記液体ヘリウム容器を覆うシールド
板と、前記冷媒容器から延在し且つ前記シールド板と熱
的に接触する冷媒供給管と、予冷熱交換器を有し且つ液
体ヘリウム容器内にて蒸発したヘリウムガスを再び液化
させるためのジュールトムソン回路と、前記冷媒容器内
の冷媒を前記冷媒供給管へ圧送するポンプと、且つ前記
冷媒容器内に配設された第１の冷凍サイクルの低温部
と、前記予冷熱交換器と熱接触する第２の冷凍サイクル
の低温部と、を共有する真空槽に収納し、前記第１の冷
凍サイクルと前記第２の冷凍サイクルとを同一の駆動源
により駆動するとともに、第１の冷凍サイクルを蓄冷型
の１段膨張サイクルにし、第２の冷凍サイクルを蓄冷型
の２段以上の膨張サイクルとした冷却装置。2. A liquid helium container for containing an object to be cooled.
And a refrigerant container and a shield covering the liquid helium container
A plate, which extends from the refrigerant container and which heats the shield plate.
The refrigerant supply pipe and the pre-cooling heat exchanger
Liquefy the helium gas evaporated in the body helium container
Joule-Thomson circuit for operating the inside of the refrigerant container
A pump for pressure-feeding the refrigerant to the refrigerant supply pipe, and
Low temperature section of the first refrigeration cycle arranged in the refrigerant container
And a second refrigeration cycle in thermal contact with the pre-cooling heat exchanger
It is stored in a vacuum chamber that shares the low temperature part of the
The same drive source for the freezing cycle and the second refrigeration cycle
Driven by, the first refrigeration cycle is a cold storage type
1-stage expansion cycle and the second refrigeration cycle is a cold storage type
Cooling device with two or more expansion cycles .