JPH0933126A - 冷却システム及び超電導磁石装置 - Google Patents
冷却システム及び超電導磁石装置Info
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- JPH0933126A JPH0933126A JP12182396A JP12182396A JPH0933126A JP H0933126 A JPH0933126 A JP H0933126A JP 12182396 A JP12182396 A JP 12182396A JP 12182396 A JP12182396 A JP 12182396A JP H0933126 A JPH0933126 A JP H0933126A
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- 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
- F25B9/145—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 pulse-tube cycle
-
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
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-
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-
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- F25B9/10—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被冷却物の予冷に要する時間の短縮化に寄与
できる冷凍機を提供することにある。 【解決手段】 蓄冷器を備えた主冷凍機１１と、この主
冷凍機１１と並列に接続されるとともに蓄冷器を備えた
副冷凍機１２と、主冷凍機１１内で使用される冷媒ガス
を副冷凍機１２へ供給又は停止の切替え動作を所定の条
件に基づいて制御する切替え制御手段１４，２３とを備
えている。
できる冷凍機を提供することにある。 【解決手段】 蓄冷器を備えた主冷凍機１１と、この主
冷凍機１１と並列に接続されるとともに蓄冷器を備えた
副冷凍機１２と、主冷凍機１１内で使用される冷媒ガス
を副冷凍機１２へ供給又は停止の切替え動作を所定の条
件に基づいて制御する切替え制御手段１４，２３とを備
えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却対象物を極低
温に冷却するための冷却システム及び超電導磁石装置に
関する。
温に冷却するための冷却システム及び超電導磁石装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、現在実用化されている超
電導磁石装置の多くは、断熱容器内に超電導コイルと液
体ヘリウムで代表される極低温冷媒とを一緒に収容する
浸漬冷却方式と、断熱容器の断熱層中に設けられたサー
マルシールドを極低温冷凍機で冷却する方式とが併用さ
れている。また、最近では断熱容器内に収容された超電
導コイルを極低温冷凍機で直接的に冷却する冷凍機直冷
方式の超電導磁石装置が開発中である。
電導磁石装置の多くは、断熱容器内に超電導コイルと液
体ヘリウムで代表される極低温冷媒とを一緒に収容する
浸漬冷却方式と、断熱容器の断熱層中に設けられたサー
マルシールドを極低温冷凍機で冷却する方式とが併用さ
れている。また、最近では断熱容器内に収容された超電
導コイルを極低温冷凍機で直接的に冷却する冷凍機直冷
方式の超電導磁石装置が開発中である。
【０００３】ところで、このような超電導磁石装置で
は、小型で、しかも十分に低い到達温度が得られるなど
の理由から、極低温冷凍機として蓄冷式冷凍機を用いて
いるものが多い。このような蓄冷式冷凍機は、通常、蓄
冷器を複数段有した複数段膨張方式の冷却系統を備える
とともに冷却系統全体への高圧ガスの導入および冷却系
統全体からのガス排出を交互に行うガス制御系を備えて
いる。その代表的なものとしてギフォード・マクマホン
冷凍サイクルを採用した蓄冷式冷凍機を挙げることがで
きる。
は、小型で、しかも十分に低い到達温度が得られるなど
の理由から、極低温冷凍機として蓄冷式冷凍機を用いて
いるものが多い。このような蓄冷式冷凍機は、通常、蓄
冷器を複数段有した複数段膨張方式の冷却系統を備える
とともに冷却系統全体への高圧ガスの導入および冷却系
統全体からのガス排出を交互に行うガス制御系を備えて
いる。その代表的なものとしてギフォード・マクマホン
冷凍サイクルを採用した蓄冷式冷凍機を挙げることがで
きる。
【０００４】このような蓄冷式冷凍機を用いて冷凍機直
冷方式で超電導コイルを臨界温度以下に冷却する場合に
は、通常、２段膨張式の蓄冷式冷凍機を用いる。このよ
うな２段膨張式の蓄冷式冷凍機は、第１段冷却ステージ
でサーマルシールドを５０Ｋ程度に冷却し、第２段冷却
ステージで超電導コイルを５Ｋ程度に冷却する方式が採
られている。
冷方式で超電導コイルを臨界温度以下に冷却する場合に
は、通常、２段膨張式の蓄冷式冷凍機を用いる。このよ
うな２段膨張式の蓄冷式冷凍機は、第１段冷却ステージ
でサーマルシールドを５０Ｋ程度に冷却し、第２段冷却
ステージで超電導コイルを５Ｋ程度に冷却する方式が採
られている。
【０００５】ところで、超電導コイルを臨界温度以下ま
で冷し込む予冷時間は短い程よいが、上記構造の蓄冷式
冷凍機を用いた場合には５０時間以上要するのが一般的
である。これは次のような理由に基づく。すなわち、図
８にギフォード・マクマホン冷凍サイクルを採用した２
段膨張式の蓄冷式冷凍機における第１段冷却ステージお
よび第２段冷却ステージの冷凍能力の一例が示されてい
る。この図１から判るように、第１段および第２段冷却
ステージの冷凍能力は常温（３００Ｋ）から１００Ｋ程
度までほぽ一定である。すなわち、上記温度領域では、
構造的に吸熱量が制限されてしまうため、ガス制御系か
らの供給ガス量に余力があっても予冷時間を短縮するこ
とができない問題があった。
で冷し込む予冷時間は短い程よいが、上記構造の蓄冷式
冷凍機を用いた場合には５０時間以上要するのが一般的
である。これは次のような理由に基づく。すなわち、図
８にギフォード・マクマホン冷凍サイクルを採用した２
段膨張式の蓄冷式冷凍機における第１段冷却ステージお
よび第２段冷却ステージの冷凍能力の一例が示されてい
る。この図１から判るように、第１段および第２段冷却
ステージの冷凍能力は常温（３００Ｋ）から１００Ｋ程
度までほぽ一定である。すなわち、上記温度領域では、
構造的に吸熱量が制限されてしまうため、ガス制御系か
らの供給ガス量に余力があっても予冷時間を短縮するこ
とができない問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガス
制御系の能力を増加させることなく予冷時間の短縮に寄
与できる蓄冷式冷凍機及び超電導磁石装置を提供するこ
とにある。
制御系の能力を増加させることなく予冷時間の短縮に寄
与できる蓄冷式冷凍機及び超電導磁石装置を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る冷凍機は、冷媒ガスが供給される第１冷凍
機と、この第１冷凍機に並列に接続され当該第１冷凍機
からの冷媒ガスを受ける第２冷凍機と、前記第１冷凍機
から前記第２冷凍機への冷媒ガスを所定条件に基づき調
節するコントローラとを具備する。
本発明に係る冷凍機は、冷媒ガスが供給される第１冷凍
機と、この第１冷凍機に並列に接続され当該第１冷凍機
からの冷媒ガスを受ける第２冷凍機と、前記第１冷凍機
から前記第２冷凍機への冷媒ガスを所定条件に基づき調
節するコントローラとを具備する。
【０００８】また上記目的を達成するため本発明に係る
冷凍機は、第１冷凍機と、この第１冷凍機から冷媒ガス
の供給を受け該冷媒ガスを循環させるべく前記第１冷凍
機と並列に接続された第２冷凍機と、前記第２冷凍機が
前記第１冷凍機に並列に結合するように設けられるバル
ブと、前記第１冷凍機と前記第２冷凍機との間の冷媒ガ
スを制御すべく前記バルブを制御するコントローラとを
具備する。
冷凍機は、第１冷凍機と、この第１冷凍機から冷媒ガス
の供給を受け該冷媒ガスを循環させるべく前記第１冷凍
機と並列に接続された第２冷凍機と、前記第２冷凍機が
前記第１冷凍機に並列に結合するように設けられるバル
ブと、前記第１冷凍機と前記第２冷凍機との間の冷媒ガ
スを制御すべく前記バルブを制御するコントローラとを
具備する。
【０００９】前記コントローラは、冷却初期時に第２冷
凍機へ冷媒ガスを供給し、被冷却体の温度が所定温度以
下になったとき当該第２冷凍機への冷媒ガスの供給を停
止する手段を具備することができる。
凍機へ冷媒ガスを供給し、被冷却体の温度が所定温度以
下になったとき当該第２冷凍機への冷媒ガスの供給を停
止する手段を具備することができる。
【００１０】前記コントローラは、被冷却体の温度を検
出する温度センサと、この温度センサにより検出した前
記被冷却体の温度に従って前記第２冷凍機への冷媒ガス
の供給を制御する手段とを具備することを特徴ことがで
きる。
出する温度センサと、この温度センサにより検出した前
記被冷却体の温度に従って前記第２冷凍機への冷媒ガス
の供給を制御する手段とを具備することを特徴ことがで
きる。
【００１１】前記コントローラは、冷却初期時に第２冷
凍機へ冷媒ガスを供給し、当該第２冷凍機へ冷媒ガスが
所定時間供給されたとき当該第２冷凍機への冷媒ガスの
供給を停止する手段を具備することができる。
凍機へ冷媒ガスを供給し、当該第２冷凍機へ冷媒ガスが
所定時間供給されたとき当該第２冷凍機への冷媒ガスの
供給を停止する手段を具備することができる。
【００１２】前記コントローラは、第２冷凍機への冷媒
ガスの供給時間を計時するタイマと、このタイマにより
計時した当該第２冷凍機への冷媒ガスの供給時間に従っ
て前記第２冷凍機への冷媒ガスの供給を制御する手段と
を具備することができる。
ガスの供給時間を計時するタイマと、このタイマにより
計時した当該第２冷凍機への冷媒ガスの供給時間に従っ
て前記第２冷凍機への冷媒ガスの供給を制御する手段と
を具備することができる。
【００１３】前記第１冷凍機及び前記第２冷凍機のうち
少なくとも一方は、ギフォード・マクマホン冷凍サイク
ル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サ
イクル、パルスチューブ冷凍機のいずれかを具備するこ
とができる。
少なくとも一方は、ギフォード・マクマホン冷凍サイク
ル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サ
イクル、パルスチューブ冷凍機のいずれかを具備するこ
とができる。
【００１４】前記第１冷凍機は、複数の冷却段を含み、
少なくとも１段目はギフオード・マクマホン冷凍サイク
ル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サ
イクルのいずれかで構成されている冷凍機を具備し、前
記１段目以外の冷却段は、当該１段目に直列に接続した
パルスチューブ冷凍サイクルで構成されている他の冷凍
機を具備することができる。
少なくとも１段目はギフオード・マクマホン冷凍サイク
ル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サ
イクルのいずれかで構成されている冷凍機を具備し、前
記１段目以外の冷却段は、当該１段目に直列に接続した
パルスチューブ冷凍サイクルで構成されている他の冷凍
機を具備することができる。
【００１５】さらに上記目的を達成するため本発明に係
る超電導磁石装置は、超電導コイルユニットと、この超
電導コイルユニットを冷却するものであって、冷媒ガス
が供給される第１冷凍機と、この第１冷凍機に併設され
当該第１冷凍機からの冷媒ガスを受ける第２冷凍機と、
前記第１冷凍機から前記第２冷凍機への冷媒ガスを所定
条件に基づき調節するコントローラとを具備する冷却部
とを具備する。
る超電導磁石装置は、超電導コイルユニットと、この超
電導コイルユニットを冷却するものであって、冷媒ガス
が供給される第１冷凍機と、この第１冷凍機に併設され
当該第１冷凍機からの冷媒ガスを受ける第２冷凍機と、
前記第１冷凍機から前記第２冷凍機への冷媒ガスを所定
条件に基づき調節するコントローラとを具備する冷却部
とを具備する。
【００１６】またさらに上記目的を達成するため本発明
に係る超電導磁石装置は、超電導コイルユニットと、こ
の超電導コイルユニットを冷却するものであって、第１
冷凍機と、この第１冷凍機から冷媒ガスの供給を受け該
冷媒ガスを循環させるべく前記第１冷凍機と並列に接続
された第２冷凍機と、前記第２冷凍機が前記第１冷凍機
に平行に結合するように設けられるパルブと、前記第１
冷凍機と前記第２冷凍機との間の冷媒ガスを制御すべく
前記パルブを制御するコントローラとを具備する冷却部
とを具備する。
に係る超電導磁石装置は、超電導コイルユニットと、こ
の超電導コイルユニットを冷却するものであって、第１
冷凍機と、この第１冷凍機から冷媒ガスの供給を受け該
冷媒ガスを循環させるべく前記第１冷凍機と並列に接続
された第２冷凍機と、前記第２冷凍機が前記第１冷凍機
に平行に結合するように設けられるパルブと、前記第１
冷凍機と前記第２冷凍機との間の冷媒ガスを制御すべく
前記パルブを制御するコントローラとを具備する冷却部
とを具備する。
【００１７】前記冷却部は、前記超電導コイルユニット
が含む超電導コイルを直接に冷却する又は当該コイルを
収容する槽を冷却する手段を具備することができる。前
記第２冷凍機は、前記超電導コイルユニットに配置され
た複数の冷凍機を具備することができる。
が含む超電導コイルを直接に冷却する又は当該コイルを
収容する槽を冷却する手段を具備することができる。前
記第２冷凍機は、前記超電導コイルユニットに配置され
た複数の冷凍機を具備することができる。
【００１８】上記のように構成された本発明によれば、
第１冷凍機と並列に第２冷凍機を設けているので、被冷
却物である超電導コイルユニットの予冷時には第１冷凍
機と第２冷凍機との両方で予冷を行うことができ、第１
冷凍機の余剰ガスを有効に利用して予冷することが可能
となる。したがって、予冷時間の短縮化に寄与できる。
第１冷凍機と並列に第２冷凍機を設けているので、被冷
却物である超電導コイルユニットの予冷時には第１冷凍
機と第２冷凍機との両方で予冷を行うことができ、第１
冷凍機の余剰ガスを有効に利用して予冷することが可能
となる。したがって、予冷時間の短縮化に寄与できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら実施形
態を説明する。図１には本発明の一実施形態に係る蓄冷
式冷凍機を組込んだ超電導磁石装置、ここには冷凍機直
冷方式の超電導磁石装置が示されている。
態を説明する。図１には本発明の一実施形態に係る蓄冷
式冷凍機を組込んだ超電導磁石装置、ここには冷凍機直
冷方式の超電導磁石装置が示されている。
【００２０】図１において、真空容器１には、その上壁
および下壁を一体に、かつ気密に貫通する筒状壁２が設
けられている。そして、真空容器１内には筒状壁２を囲
む環状の空間３を形成するようにサーマルシールド４が
配置されており、このサーマルシールド４によって形成
された環状空間３内には筒状壁２と同心的に超電導コイ
ル５が配置されている。この超電導コイル５は、臨界温
度がたとえば１５Ｋ程度の超電導線で形成されており、
その両線端は図示しない電流リードを介して真空容器１
の外部へ導かれている。そして、超電導コイル５のたと
えば側面には銅材などで形成された熱伝導部材６が添着
されている。
および下壁を一体に、かつ気密に貫通する筒状壁２が設
けられている。そして、真空容器１内には筒状壁２を囲
む環状の空間３を形成するようにサーマルシールド４が
配置されており、このサーマルシールド４によって形成
された環状空間３内には筒状壁２と同心的に超電導コイ
ル５が配置されている。この超電導コイル５は、臨界温
度がたとえば１５Ｋ程度の超電導線で形成されており、
その両線端は図示しない電流リードを介して真空容器１
の外部へ導かれている。そして、超電導コイル５のたと
えば側面には銅材などで形成された熱伝導部材６が添着
されている。
【００２１】真空容器１の内外には、一部が真空容器１
内に位置し、残りが真空容器１外に位置して超電導コイ
ル５の温度環境保持、具体的にはサーマルシールド４を
５０Ｋ程度に、また超電導コイル５を５Ｋ程度に冷却す
るための蓄冷式冷凍機１０が配置されている。
内に位置し、残りが真空容器１外に位置して超電導コイ
ル５の温度環境保持、具体的にはサーマルシールド４を
５０Ｋ程度に、また超電導コイル５を５Ｋ程度に冷却す
るための蓄冷式冷凍機１０が配置されている。
【００２２】この蓄冷式冷凍機１０は、主冷凍機１１
と、この主冷凍機１１に対して並列に設けられた副冷凍
機としてのパルスチューブ冷凍機１２と、主冷凍機１１
への高圧ヘリウムガスの供給および主冷凍機１１からヘ
リウムガスの排出を行うガス制御系１３と、超電導コイ
ル５に取付けた温度センサ７０又はサーマルシールド４
に取付けた温度センサ７１の出力に基づいてサーマルシ
ールド４及び／又は超電導コイル５の温度が所定の低温
レベルに達した時点で、主冷凍機１１とパルスチューブ
冷凍機１２との間の連絡路を閉じるコントローラ１４と
で構成されている。尚、超電導コイル５に取付けた温度
センサ７０及びサーマルシールド４に取付けた温度セン
サ７１から導出されたリード線７２，７３は、真空容器
１に取付けたリード取出し口７４，７５を通ってコント
ローラ１４に接続されている。
と、この主冷凍機１１に対して並列に設けられた副冷凍
機としてのパルスチューブ冷凍機１２と、主冷凍機１１
への高圧ヘリウムガスの供給および主冷凍機１１からヘ
リウムガスの排出を行うガス制御系１３と、超電導コイ
ル５に取付けた温度センサ７０又はサーマルシールド４
に取付けた温度センサ７１の出力に基づいてサーマルシ
ールド４及び／又は超電導コイル５の温度が所定の低温
レベルに達した時点で、主冷凍機１１とパルスチューブ
冷凍機１２との間の連絡路を閉じるコントローラ１４と
で構成されている。尚、超電導コイル５に取付けた温度
センサ７０及びサーマルシールド４に取付けた温度セン
サ７１から導出されたリード線７２，７３は、真空容器
１に取付けたリード取出し口７４，７５を通ってコント
ローラ１４に接続されている。
【００２３】主冷凍機１１は、この実施形態の場合、ギ
ホード・マクマホン冷凍サイクルを採用した２段膨張式
に構成されている。すなわち、主冷凍機１１は、第１段
冷却部１５と第２段冷却部１６とを備えている。第１段
冷却部１５内および第２段冷却部１６内にはそれぞれ蓄
冷器を保持したディスプレーサ１７，１８が収容されて
おり、これらディスプレーサ１７，１８はモータ１９の
回転に同期して一体に図中上下方向に往復駆動される。
第１段冷却部１５に設けられた第１段冷却ステージ２０
はサーマルシールド４に熱的に接続されており、また第
２段冷却部１６に設けられた第２段冷却ステージ２１は
熱伝導部材６に熱的に接続されている。なお、ディスプ
レーサ１７が保持している蓄冷器の蓄冷材としては銅材
のメッシュなどが用いられており、ディスプレーサ１８
が保持している蓄冷器の蓄冷材としてはＥｒ3 Ｎｉ等か
らなる磁気相転移に伴う異常磁気比熱等を利用した磁性
蓄冷材などが用いられている。
ホード・マクマホン冷凍サイクルを採用した２段膨張式
に構成されている。すなわち、主冷凍機１１は、第１段
冷却部１５と第２段冷却部１６とを備えている。第１段
冷却部１５内および第２段冷却部１６内にはそれぞれ蓄
冷器を保持したディスプレーサ１７，１８が収容されて
おり、これらディスプレーサ１７，１８はモータ１９の
回転に同期して一体に図中上下方向に往復駆動される。
第１段冷却部１５に設けられた第１段冷却ステージ２０
はサーマルシールド４に熱的に接続されており、また第
２段冷却部１６に設けられた第２段冷却ステージ２１は
熱伝導部材６に熱的に接続されている。なお、ディスプ
レーサ１７が保持している蓄冷器の蓄冷材としては銅材
のメッシュなどが用いられており、ディスプレーサ１８
が保持している蓄冷器の蓄冷材としてはＥｒ3 Ｎｉ等か
らなる磁気相転移に伴う異常磁気比熱等を利用した磁性
蓄冷材などが用いられている。
【００２４】副冷凍機を構成しているパルスチューブ冷
凍機１２は、主冷凍機１１におけるガス導入・排出部に
配管２２の一端側を接続し、この配管２２の他端側を電
動パルブ２３を介して蓄冷器２４の一方の接続口に接続
し、蓄冷器２４の他方の接続口を吸熱管２５を介してパ
ルスチューブ２６の一端に接続し、このパルスチューブ
２６の他端をパッファータンク３５およびキャピラリー
チューブ２７を介して前記電動パルブ２３の出口に接続
している。すなわち、このパルスチューブ冷凍機１２
は、ダブルインレット式に構成されている。なお、蓄冷
器２４、吸熱管２５およびパルスチューブ２６の高温端
を除く部分は、真空容器１の上壁とサーマルシールド４
との間の空間に位置している。また、蓄冷器２４の蓄冷
材としては銅材のメッシュ等が用いられている。
凍機１２は、主冷凍機１１におけるガス導入・排出部に
配管２２の一端側を接続し、この配管２２の他端側を電
動パルブ２３を介して蓄冷器２４の一方の接続口に接続
し、蓄冷器２４の他方の接続口を吸熱管２５を介してパ
ルスチューブ２６の一端に接続し、このパルスチューブ
２６の他端をパッファータンク３５およびキャピラリー
チューブ２７を介して前記電動パルブ２３の出口に接続
している。すなわち、このパルスチューブ冷凍機１２
は、ダブルインレット式に構成されている。なお、蓄冷
器２４、吸熱管２５およびパルスチューブ２６の高温端
を除く部分は、真空容器１の上壁とサーマルシールド４
との間の空間に位置している。また、蓄冷器２４の蓄冷
材としては銅材のメッシュ等が用いられている。
【００２５】吸熱管２５とサーマルシールド４との間お
よびサーマルシールド４と超電導コイル５との間には熱
スイッチ２８、２９が設けられている。これら熱スイッ
チ２８、２９は、内部にたとえば上下方向に噛み合う一
対の櫛歯状熱伝導材を近接させて設けるとともに窒素ガ
ス等を封入したものとなっている。
よびサーマルシールド４と超電導コイル５との間には熱
スイッチ２８、２９が設けられている。これら熱スイッ
チ２８、２９は、内部にたとえば上下方向に噛み合う一
対の櫛歯状熱伝導材を近接させて設けるとともに窒素ガ
ス等を封入したものとなっている。
【００２６】ガス制御系１３は、コンプレッサ３０と、
モータ１９の回転に同期して開閉制御される高圧弁３
１，低圧弁３２とを備えている。このガス制御系１３
は、主冷凍機１１を経由するヘリウムガス循環系を構成
している。すなわち、低圧（約８ａｔｍ）のヘリウムガ
スをコンプレッサ３０で高圧（約２０ａｔｍ）に圧縮し
て主冷凍機１１内に送り込む動作と、主冷凍機１１内の
ヘリウムガスを排気する動作とを交互に行うようにして
いる。
モータ１９の回転に同期して開閉制御される高圧弁３
１，低圧弁３２とを備えている。このガス制御系１３
は、主冷凍機１１を経由するヘリウムガス循環系を構成
している。すなわち、低圧（約８ａｔｍ）のヘリウムガ
スをコンプレッサ３０で高圧（約２０ａｔｍ）に圧縮し
て主冷凍機１１内に送り込む動作と、主冷凍機１１内の
ヘリウムガスを排気する動作とを交互に行うようにして
いる。
【００２７】コントローラ１４は、サーマルシールド４
又は超電導コイル５の温度が所定の低温レベルに達した
時点で電動パルブ２３を閉じるように構成されている。
次に、上記のように構成された超電導磁石装置の予冷時
における蓄冷式冷凍機の動作を説明する。
又は超電導コイル５の温度が所定の低温レベルに達した
時点で電動パルブ２３を閉じるように構成されている。
次に、上記のように構成された超電導磁石装置の予冷時
における蓄冷式冷凍機の動作を説明する。
【００２８】モータ１９を回転開始させると、ディスプ
レーサ１７，１８が往復動作を開始する。これに同期し
て高圧弁３１，低圧弁３２が開閉動作して主冷凍機１１
の運転が開始される。主冷凍機１１における第１段冷却
ステージ２０および第２段冷却ステージ２１における寒
冷の発生は、従来のギフォード・マクマホン冷凍サイク
ルを採用した２段膨張式の冷凍機と全く同じである。し
たがって、第１段冷却ステージ２０はサーマルシールド
４からの吸熱を開始し、また第２段冷却ステージ２１は
超電導コイル５からの吸熱を開始する。
レーサ１７，１８が往復動作を開始する。これに同期し
て高圧弁３１，低圧弁３２が開閉動作して主冷凍機１１
の運転が開始される。主冷凍機１１における第１段冷却
ステージ２０および第２段冷却ステージ２１における寒
冷の発生は、従来のギフォード・マクマホン冷凍サイク
ルを採用した２段膨張式の冷凍機と全く同じである。し
たがって、第１段冷却ステージ２０はサーマルシールド
４からの吸熱を開始し、また第２段冷却ステージ２１は
超電導コイル５からの吸熱を開始する。
【００２９】一方、この時点ではサーマルシールド４あ
るいは超電導コイル５の温度が所定の低温レベルに達し
ていないので電動パルブ２３が開に制御されている。こ
のため、高圧弁３１および低圧弁３２の開閉によって主
冷凍機１１内に作られる高・低圧の圧力波によりパルス
チューブ冷凍機１２の低温端、つまり吸熱管２５に寒冷
を発生する。すなわち、電動パルブ２３が開に制御され
ることにより、従来主冷凍機１１が予冷時に余剰のヘリ
ウムガスを冷却部に案内せずにパイパスさせて循環させ
ていた分が副冷凍機たるパルスチューブ冷凍機１２に導
かれて有効利用されることになる。
るいは超電導コイル５の温度が所定の低温レベルに達し
ていないので電動パルブ２３が開に制御されている。こ
のため、高圧弁３１および低圧弁３２の開閉によって主
冷凍機１１内に作られる高・低圧の圧力波によりパルス
チューブ冷凍機１２の低温端、つまり吸熱管２５に寒冷
を発生する。すなわち、電動パルブ２３が開に制御され
ることにより、従来主冷凍機１１が予冷時に余剰のヘリ
ウムガスを冷却部に案内せずにパイパスさせて循環させ
ていた分が副冷凍機たるパルスチューブ冷凍機１２に導
かれて有効利用されることになる。
【００３０】この時点では、各熱スイッチ２８，２９に
封入されている窒素ガスがガス状態にあるので、吸熱管
２５が熱スイッチ２８を介してサーマルシールド４に熱
的に接続され、またサーマルシールド４が熱スイッチ２
９を介して超電導コイル５に熱的に接続された状態にあ
る。このため、吸熱管２５、つまりパルスチューブ冷凍
機１２もサーマルシールド４および超電導コイル５から
の吸熱を開始する。
封入されている窒素ガスがガス状態にあるので、吸熱管
２５が熱スイッチ２８を介してサーマルシールド４に熱
的に接続され、またサーマルシールド４が熱スイッチ２
９を介して超電導コイル５に熱的に接続された状態にあ
る。このため、吸熱管２５、つまりパルスチューブ冷凍
機１２もサーマルシールド４および超電導コイル５から
の吸熱を開始する。
【００３１】このように、コンプレッサ３０から吐出さ
れるヘリウムガスを有効に使って主冷凍機１１とパルス
チューブ冷凍機１２との両方でサーマルシールド４と超
電導コイル５とから吸熱することになる。したがって、
主冷凍機１１だけで予冷を開始したときに比べて吸熱量
を大幅に増加させることができ、予冷時間を短縮するこ
とが可能となる。
れるヘリウムガスを有効に使って主冷凍機１１とパルス
チューブ冷凍機１２との両方でサーマルシールド４と超
電導コイル５とから吸熱することになる。したがって、
主冷凍機１１だけで予冷を開始したときに比べて吸熱量
を大幅に増加させることができ、予冷時間を短縮するこ
とが可能となる。
【００３２】なお、熱スイッチ２８，２９に封入されて
いる窒素ガスが氷結する温度まで予冷が進むと、熱スイ
ッチ２８，２９内が真空状態となり、これらの熱スイッ
チ２８，２９がオフ状態となる。また、サーマルシール
ド４あるいは超電導コイル５の温度が所定の低温レベル
に達すると、温度センサ７０，７１の出力によりコント
ローラ１４が動作して電動バルブ２３を閉じる。従っ
て、この時点でパルスチューブ冷凍機１２が主冷凍機１
１から分離され、コンプレッサ３０から吐出されたヘリ
ウムガスの全量を主冷凍機１１が使って冷却するモード
へと移行する。
いる窒素ガスが氷結する温度まで予冷が進むと、熱スイ
ッチ２８，２９内が真空状態となり、これらの熱スイッ
チ２８，２９がオフ状態となる。また、サーマルシール
ド４あるいは超電導コイル５の温度が所定の低温レベル
に達すると、温度センサ７０，７１の出力によりコント
ローラ１４が動作して電動バルブ２３を閉じる。従っ
て、この時点でパルスチューブ冷凍機１２が主冷凍機１
１から分離され、コンプレッサ３０から吐出されたヘリ
ウムガスの全量を主冷凍機１１が使って冷却するモード
へと移行する。
【００３３】このように、主冷凍機１１と並列にパルス
チューブ冷凍機１２を設け、予冷時において主冷凍機１
１の余剰のヘリウムガスをパルスチューブ冷凍機１２へ
分配供給し、ガス制御系１３から供給されるヘリウムガ
スの全量を使って予冷できるようにしている。したがっ
て、予冷時間の短縮化に寄与できる。実験によると、主
冷凍機１１だけ使用して予冷したときには７０時間要し
たが、主冷凍機１１とパルスチューブ冷凍機１２との両
方を使用して予冷したときには１２時間に短縮すること
ができた。
チューブ冷凍機１２を設け、予冷時において主冷凍機１
１の余剰のヘリウムガスをパルスチューブ冷凍機１２へ
分配供給し、ガス制御系１３から供給されるヘリウムガ
スの全量を使って予冷できるようにしている。したがっ
て、予冷時間の短縮化に寄与できる。実験によると、主
冷凍機１１だけ使用して予冷したときには７０時間要し
たが、主冷凍機１１とパルスチューブ冷凍機１２との両
方を使用して予冷したときには１２時間に短縮すること
ができた。
【００３４】図２には本発明の別の実施形態に係る蓄冷
式冷凍機１０ａを組込んだ超電導磁石装置、ここにも冷
凍機直冷方式の超電導磁石装置が示されている。なお、
この図では図１と同一部分が同一符号で示されている。
したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
式冷凍機１０ａを組込んだ超電導磁石装置、ここにも冷
凍機直冷方式の超電導磁石装置が示されている。なお、
この図では図１と同一部分が同一符号で示されている。
したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【００３５】この実施形態は、図１に示すコントローラ
１４と異なるコントローラ１４′を具備する。図１に示
すコントローラ１４は、温度センサ７０，７１の出力に
基づき動作するものであったが、図２に示すコントロー
ラ１４′は、温度センサ７０，７１を不要とし、これに
代えてタイマ−１４ａを具備する。すなわち、タイマー
１４ａは、サーマルシールド４及び／又は超電導コイル
５の温度が所定の低温レベルに達した時点を計算で求め
るものである。副冷凍機であるパルスチューブ冷凍機１
２に対し冷媒ガスを供給すると、供給開始時から所定時
間の間冷媒ガスをパルスチューブ冷凍機１２に供給し続
けると、サーマルシールド４及び／又は超電導コイル５
が所定温度に到達する。コントローラ１４′は、タイマ
−１４ａにより計算で求めた時点にて、主冷凍機１１と
パルスチューブ冷凍機１２との間の連絡路を閉じる。こ
のような構成は、温度センサ７０，７１が不要となり、
装置を製作する上で有利である。
１４と異なるコントローラ１４′を具備する。図１に示
すコントローラ１４は、温度センサ７０，７１の出力に
基づき動作するものであったが、図２に示すコントロー
ラ１４′は、温度センサ７０，７１を不要とし、これに
代えてタイマ−１４ａを具備する。すなわち、タイマー
１４ａは、サーマルシールド４及び／又は超電導コイル
５の温度が所定の低温レベルに達した時点を計算で求め
るものである。副冷凍機であるパルスチューブ冷凍機１
２に対し冷媒ガスを供給すると、供給開始時から所定時
間の間冷媒ガスをパルスチューブ冷凍機１２に供給し続
けると、サーマルシールド４及び／又は超電導コイル５
が所定温度に到達する。コントローラ１４′は、タイマ
−１４ａにより計算で求めた時点にて、主冷凍機１１と
パルスチューブ冷凍機１２との間の連絡路を閉じる。こ
のような構成は、温度センサ７０，７１が不要となり、
装置を製作する上で有利である。
【００３６】図３には本発明の別の実施形態に係る蓄冷
式冷凍機１０ａを組込んだ超電導磁石装置、ここにも冷
凍機直冷方式の超電導磁石装置が示されている。なお、
この図では図１と同一部分が同一符号で示されている。
したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
式冷凍機１０ａを組込んだ超電導磁石装置、ここにも冷
凍機直冷方式の超電導磁石装置が示されている。なお、
この図では図１と同一部分が同一符号で示されている。
したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【００３７】この実施形態に係る蓄冷式冷凍機１０ａが
図１に示すものと異なる点は、主冷凍機１１ａの構成に
ある。すなわち、主冷凍機１１ａは、第１段冷却部１５
がギフォード・マクマホン冷凍サイクルを採用したもの
で構成され、第２段冷却部１６ａが蓄冷器４１、吸熱管
４２、パルスチューブ４３およびバファータンク３６か
らなるダブルインレッ卜方式でパルスチューブ冷凍サイ
クルを採用したもので構成されている。そして、吸熱管
４２が熱伝導部材６に熱的に接続されている。
図１に示すものと異なる点は、主冷凍機１１ａの構成に
ある。すなわち、主冷凍機１１ａは、第１段冷却部１５
がギフォード・マクマホン冷凍サイクルを採用したもの
で構成され、第２段冷却部１６ａが蓄冷器４１、吸熱管
４２、パルスチューブ４３およびバファータンク３６か
らなるダブルインレッ卜方式でパルスチューブ冷凍サイ
クルを採用したもので構成されている。そして、吸熱管
４２が熱伝導部材６に熱的に接続されている。
【００３８】このように構成された主冷凍機１１ａを用
いた場合においても図１に示される蓄冷式冷凍機と同様
の効果を発揮させることができる。図４には本発明のさ
らに別の実施形態に係る蓄冷式冷凍機１０ｂを組込んだ
超電導磁石装置、ここにも冷凍機直冷方式の超電導磁石
装置が示されている。なお、この図では図１と同一部分
が同一符号で示されている。したがって、重複する部分
の詳しい説明は省略する。
いた場合においても図１に示される蓄冷式冷凍機と同様
の効果を発揮させることができる。図４には本発明のさ
らに別の実施形態に係る蓄冷式冷凍機１０ｂを組込んだ
超電導磁石装置、ここにも冷凍機直冷方式の超電導磁石
装置が示されている。なお、この図では図１と同一部分
が同一符号で示されている。したがって、重複する部分
の詳しい説明は省略する。
【００３９】この実施形態に係る蓄冷式冷凍機１０ｂが
図１に示すものと異なる点は、主冷凍機１１ｂの構成に
ある。すなわち、主冷凍機１１ｂは、スターリング冷凍
サイクルを採用したもので構成されている。この主冷凍
機１１ｂにおける第１段冷却部１５および第２段冷却部
１６は、図１に示されるギフォード・マクマホン冷凍サ
イクルを採用したもと同じ構成である。この主冷凍機１
１ｂでは、ディスプレーサ１７，１８がクランク室５１
内に設けられたクランク機構５２によって往復動制御さ
れる。なお、クランク室５１と主冷凍機１１ｂとはシー
ル機構によって分離されている。また、クランク機構５
２は図示しないモータによって回転制御される。
図１に示すものと異なる点は、主冷凍機１１ｂの構成に
ある。すなわち、主冷凍機１１ｂは、スターリング冷凍
サイクルを採用したもので構成されている。この主冷凍
機１１ｂにおける第１段冷却部１５および第２段冷却部
１６は、図１に示されるギフォード・マクマホン冷凍サ
イクルを採用したもと同じ構成である。この主冷凍機１
１ｂでは、ディスプレーサ１７，１８がクランク室５１
内に設けられたクランク機構５２によって往復動制御さ
れる。なお、クランク室５１と主冷凍機１１ｂとはシー
ル機構によって分離されている。また、クランク機構５
２は図示しないモータによって回転制御される。
【００４０】一方、クランク機構５２によってディスプ
レーサ１７，１８の往復動位相とは所定の位相差で往復
動制御されるピストン５３が設けてあり、このピストン
５３で容積が可変する部屋５４が形成されている。この
部屋５４は配管５５を介して主冷凍機１１ｂのガス導入
・排出空間５６に通じている。そして、部屋５４、配管
５５、主冷凍機１１ｂからなる閉じられた空間にはヘリ
ウムガス封入されている。また、電動パルブ２３の入口
は、主冷凍機１１ｂのガス導入・排出空間５６に通じて
いる。
レーサ１７，１８の往復動位相とは所定の位相差で往復
動制御されるピストン５３が設けてあり、このピストン
５３で容積が可変する部屋５４が形成されている。この
部屋５４は配管５５を介して主冷凍機１１ｂのガス導入
・排出空間５６に通じている。そして、部屋５４、配管
５５、主冷凍機１１ｂからなる閉じられた空間にはヘリ
ウムガス封入されている。また、電動パルブ２３の入口
は、主冷凍機１１ｂのガス導入・排出空間５６に通じて
いる。
【００４１】スターリング冷凍サイクルもギフォード・
マクマホン冷凍サイクルも基本的には同じ冷凍原理を採
用している。すなわち、クランク機構５２が回転する
と、ピストン５３が往復動し、部屋５４でヘリウムガス
を圧縮して送り出す動作と、ヘリウムガスを部屋５４へ
吸い込む動作とを繰り返す。したがって、部屋５４は、
図１乃至図３に示したコンプレッサ３０、高圧弁３１、
低圧弁３２と等価な動作を行っていることになる。
マクマホン冷凍サイクルも基本的には同じ冷凍原理を採
用している。すなわち、クランク機構５２が回転する
と、ピストン５３が往復動し、部屋５４でヘリウムガス
を圧縮して送り出す動作と、ヘリウムガスを部屋５４へ
吸い込む動作とを繰り返す。したがって、部屋５４は、
図１乃至図３に示したコンプレッサ３０、高圧弁３１、
低圧弁３２と等価な動作を行っていることになる。
【００４２】スターリング冷凍サイクルの場合には、予
冷時に余剰ヘリウムガスは生じないが、スターリング冷
凍サイクルのへリウムガスの一部をパルスチューブ冷凍
機１２へ分配供給することにより、図１乃至図３に示さ
れる蓄冷式冷凍機と同様の効果を発揮させることができ
る。
冷時に余剰ヘリウムガスは生じないが、スターリング冷
凍サイクルのへリウムガスの一部をパルスチューブ冷凍
機１２へ分配供給することにより、図１乃至図３に示さ
れる蓄冷式冷凍機と同様の効果を発揮させることができ
る。
【００４３】図５には本発明のさらに異なる実施形態に
係る蓄冷式冷凍機１０ｃを組込んだ超電導磁石装置、こ
こにも冷凍機直冷方式の超電導磁石装置が示されてい
る。なお、この図では図４と同一部分が同一符号で示さ
れている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省
略する。
係る蓄冷式冷凍機１０ｃを組込んだ超電導磁石装置、こ
こにも冷凍機直冷方式の超電導磁石装置が示されてい
る。なお、この図では図４と同一部分が同一符号で示さ
れている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省
略する。
【００４４】この実施形態に係る蓄冷式冷凍機１０ｃが
図４に示すものと異なる点は、主冷凍機１１ｃの構成に
ある。すなわち、主冷凍機１１ｃは、第１段冷却部１５
がスターリング冷凍サイクルを採用したもので構成さ
れ、第２段冷却部１６ｃが蓄冷器６１、吸熱管６２、パ
ルスチューブ６３からなるダブルインレット方式でパル
スチューブ冷凍サイクルを採用したもので構成されてい
る。そして、吸熱管６２が熱伝導部材６に熱的に接続さ
れている。
図４に示すものと異なる点は、主冷凍機１１ｃの構成に
ある。すなわち、主冷凍機１１ｃは、第１段冷却部１５
がスターリング冷凍サイクルを採用したもので構成さ
れ、第２段冷却部１６ｃが蓄冷器６１、吸熱管６２、パ
ルスチューブ６３からなるダブルインレット方式でパル
スチューブ冷凍サイクルを採用したもので構成されてい
る。そして、吸熱管６２が熱伝導部材６に熱的に接続さ
れている。
【００４５】このように構成された主冷凍機Ｉｌｃを用
いた場合においても図１〜図３に示される蓄冷式冷凍機
と同様の効果を発揮させることができる。図６及び図７
には本発明のさらに異なる実施形態に係る蓄冷式冷凍機
１０ｄを組込んだ超電導磁石装置、ここにも冷凍機直冷
方式の超電導磁石装置が示されている。なお、この図で
は図１と同一部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。
いた場合においても図１〜図３に示される蓄冷式冷凍機
と同様の効果を発揮させることができる。図６及び図７
には本発明のさらに異なる実施形態に係る蓄冷式冷凍機
１０ｄを組込んだ超電導磁石装置、ここにも冷凍機直冷
方式の超電導磁石装置が示されている。なお、この図で
は図１と同一部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【００４６】この例が図１に示した例と大きく異なる点
は、蓄冷式冷凍機１０ｄの構成及び超電導コイル５へ冷
却構成にある。この例における蓄冷式冷凍機１０ｄは、
主冷凍機１１と、この主冷凍機１１から４つにブランチ
した副冷凍機であるパルスチューブ冷凍機１２とで構成
されている。
は、蓄冷式冷凍機１０ｄの構成及び超電導コイル５へ冷
却構成にある。この例における蓄冷式冷凍機１０ｄは、
主冷凍機１１と、この主冷凍機１１から４つにブランチ
した副冷凍機であるパルスチューブ冷凍機１２とで構成
されている。
【００４７】主冷凍機１１は、図１に示した蓄冷式冷凍
機と同様に蓄冷器を可動構成にしたギフォード・マクマ
ホン冷凍サイクルを採用している。また、副冷凍機１２
は、４つにブランチされているものの、ブランチされた
それぞれの系統が図１に示した蓄冷式冷凍機の副冷凍機
１２と同様のものである。
機と同様に蓄冷器を可動構成にしたギフォード・マクマ
ホン冷凍サイクルを採用している。また、副冷凍機１２
は、４つにブランチされているものの、ブランチされた
それぞれの系統が図１に示した蓄冷式冷凍機の副冷凍機
１２と同様のものである。
【００４８】４つの副冷凍機１２は、図７に示すよう
に、各部の寸法も含めてそれぞれ同一構成に形成されて
おり、超電導コイル５の軸心線回りに９０度間隔に、か
つ軸心線に対する姿勢を同じくして熱的に接続してい
る。
に、各部の寸法も含めてそれぞれ同一構成に形成されて
おり、超電導コイル５の軸心線回りに９０度間隔に、か
つ軸心線に対する姿勢を同じくして熱的に接続してい
る。
【００４９】このような構成であると、図１に示した装
置と全く同じ原理で超電導コイル５を安定に冷却するこ
とができ図１に示した装置と同様の効果を得ることがで
きる。
置と全く同じ原理で超電導コイル５を安定に冷却するこ
とができ図１に示した装置と同様の効果を得ることがで
きる。
【００５０】加えて、この例では、蓄冷式冷凍機１０ｄ
の静止型に構成されている副冷凍機１２を４つにブラン
チし、このブランチされた４つの副冷凍機１２を超電導
コイル５の軸心線回りに等配し、かつ各副冷凍１２の冷
却ステージである吸熱部を超電導コイル５に熱的に接続
する構成を採用しているので、超電導コイル５内に温度
差が生じないように超電導コイル５を均一に冷却するこ
とができる。また、副冷凍１２を超電導コイル５の軸心
線回りに等配して超電導コイル５を冷却するようにして
いるので、副冷凍１２の各蓄冷器２４において磁性蓄冷
材を用いても、これら磁性蓄冷材が超電導コイル５で発
生した磁場の対称性を大きく崩すようなことはない。従
って、対称性を増すための補正も容易化できる。
の静止型に構成されている副冷凍機１２を４つにブラン
チし、このブランチされた４つの副冷凍機１２を超電導
コイル５の軸心線回りに等配し、かつ各副冷凍１２の冷
却ステージである吸熱部を超電導コイル５に熱的に接続
する構成を採用しているので、超電導コイル５内に温度
差が生じないように超電導コイル５を均一に冷却するこ
とができる。また、副冷凍１２を超電導コイル５の軸心
線回りに等配して超電導コイル５を冷却するようにして
いるので、副冷凍１２の各蓄冷器２４において磁性蓄冷
材を用いても、これら磁性蓄冷材が超電導コイル５で発
生した磁場の対称性を大きく崩すようなことはない。従
って、対称性を増すための補正も容易化できる。
【００５１】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。すなわち、パルスチューブ冷凍機で
効率よく寒冷を発生させるには、圧力の変化位相とガス
の変位位相との間に所定の位相差を設けることが望まれ
る。この位相差を設けるためにパルスチューブの高温側
をキャピラリーチューブや適当な流量絞り要素を介して
パッファータンクなどに接続してもよい。また、主冷凍
機としてパルスチューブ冷凍機を用いることができる。
また、主冷凍機としてギフォード・マクマホン冷凍サイ
クル、スターリング冷凍サイクルの他に修正型ソルベー
冷凍サイクルを用いることができ、またパルスチューブ
冷凍機に代えて副冷凍機としてギフォード・マクマホン
冷凍サイクル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソル
ベー冷凍サイクルを用いてもよい。また、本発明に係る
蓄冷式冷凍機は、超電導コイルの冷却に限らず、各種要
素の冷却に使用できることは勿論である。
れるものではない。すなわち、パルスチューブ冷凍機で
効率よく寒冷を発生させるには、圧力の変化位相とガス
の変位位相との間に所定の位相差を設けることが望まれ
る。この位相差を設けるためにパルスチューブの高温側
をキャピラリーチューブや適当な流量絞り要素を介して
パッファータンクなどに接続してもよい。また、主冷凍
機としてパルスチューブ冷凍機を用いることができる。
また、主冷凍機としてギフォード・マクマホン冷凍サイ
クル、スターリング冷凍サイクルの他に修正型ソルベー
冷凍サイクルを用いることができ、またパルスチューブ
冷凍機に代えて副冷凍機としてギフォード・マクマホン
冷凍サイクル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソル
ベー冷凍サイクルを用いてもよい。また、本発明に係る
蓄冷式冷凍機は、超電導コイルの冷却に限らず、各種要
素の冷却に使用できることは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被冷却物の予冷に要する時間の短縮化に寄与できる冷凍
機及び超電導磁石装置を提供できる。
被冷却物の予冷に要する時間の短縮化に寄与できる冷凍
機及び超電導磁石装置を提供できる。
【図１】本発明の一実施形態の蓄冷式冷凍機を組込んだ
超電導磁石装置の概略図。
超電導磁石装置の概略図。
【図２】本発明の別の実施形態の蓄冷式冷凍機を組込ん
だ超電導磁石装置の概略図。
だ超電導磁石装置の概略図。
【図３】本発明の別の実施形態の蓄冷式冷凍機を組込ん
だ超電導磁石装置の概略図。
だ超電導磁石装置の概略図。
【図４】本発明のさらに別の実施形態の蓄冷式冷凍機を
組込んだ超電導磁石装置の概略図。
組込んだ超電導磁石装置の概略図。
【図５】本発明のさらに異なる実施形態の蓄冷式冷凍機
を組込んだ超電導磁石装置の概略図。
を組込んだ超電導磁石装置の概略図。
【図６】本発明のさらに異なる実施形態の蓄冷式冷凍機
を組込んだ超電導磁石装置の概略図。
を組込んだ超電導磁石装置の概略図。
【図７】図６におけるVII −VII 方向に見た断面図。
【図８】２段膨張式の蓄冷式冷凍機における各冷却ステ
ージの冷凍能力の一例を示す図。
ージの冷凍能力の一例を示す図。
１…真空容器、４…サーマルシールド、５…超電導コイ
ル、６…熱伝導部材、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…
蓄冷式冷凍機、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…主冷凍
機、１２…副冷凍機としてのパルスチューブ冷凍機、１
３…ガス制御系、１４…コントローラ、２８，２９…熱
スイッチ。
ル、６…熱伝導部材、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…
蓄冷式冷凍機、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…主冷凍
機、１２…副冷凍機としてのパルスチューブ冷凍機、１
３…ガス制御系、１４…コントローラ、２８，２９…熱
スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 達哉 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 小林 孝幸 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (12)
- 【請求項１】冷媒ガスが供給される第１冷凍機と、 この第１冷凍機に並列に接続され当該第１冷凍機からの
冷媒ガスを受ける第２冷凍機と、 前記第１冷凍機から前記第２冷凍機への冷媒ガスを所定
条件に基づき調節するコントローラとを具備することを
特徴とする冷却システム。 - 【請求項２】第１冷凍機と、 この第１冷凍機から冷媒ガスの供給を受け該冷媒ガスを
循環させるべく前記第１冷凍機と並列に接続された第２
冷凍機と、 前記第２冷凍機が前記第１冷凍機に並列に結合するよう
に設けられるパルブと、 前記第１冷凍機と前記第２冷凍機との間の冷媒ガスを制
御すべく前記パルブを制御するコントローラとを具備す
ることを特徴とする冷却システム。 - 【請求項３】前記コントローラは、冷却初期時に第２冷
凍機へ冷媒ガスを供給し、被冷却体の温度が所定温度以
下になったとき当該第２冷凍機への冷媒ガスの供給を停
止する手段を具備することを特徴とする請求項１又は２
に記載の冷却システム。 - 【請求項４】前記コントローラは、被冷却体の温度を検
出する温度センサと、この温度センサにより検出した前
記被冷却体の温度に従って前記第２冷凍機への冷媒ガス
の供給を制御する手段とを具備することを特徴とする請
求項３に記載の冷却システム。 - 【請求項５】前記コントローラは、冷却初期時に第２冷
凍機へ冷媒ガスを供給し、当該第２冷凍機へ冷媒ガスが
所定時間供給されたとき当該第２冷凍機への冷媒ガスの
供給を停止する手段を具備することを特徴とする請求項
１又は２に記載の冷却システム。 - 【請求項６】前記コントローラは、第２冷凍機への冷媒
ガスの供給時間を計時するタイマと、このタイマにより
計時した当該第２冷凍機への冷媒ガスの供給時間に従っ
て前記第２冷凍機への冷媒ガスの供給を制御する手段と
を具備することを特徴とする請求項５に記載の冷却シス
テム。 - 【請求項７】前記第１冷凍機及び前記第２冷凍機のうち
少なくとも一方は、ギフォード・マクマホン冷凍サイク
ル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サ
イクル、パルスチューブ冷凍機のいずれかを具備するこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却システム。 - 【請求項８】前記第１冷凍機は、複数の冷却段を含み、
少なくとも１段目はギフォード・マクマホン冷凍サイク
ル、スターリング冷凍サイクル、修正型ソルベー冷凍サ
イクルのいずれかで構成されている冷凍機を具備し、 前記１段目以外の冷却段は、当該１段目に直列に接続し
たパルスチューブ冷凍サイクルで構成されている他の冷
凍機を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載
の冷却システム。 - 【請求項９】超電導コイルユニットと、 この超電導コイルユニットを冷却するものであって、冷
媒ガスが供給される第１冷凍機と、この第１冷凍機に並
列に接続され当該第１冷凍機からの冷媒ガスを受ける第
２冷凍機と、前記第１冷凍機から前記第２冷凍機への冷
媒ガスを所定条件に基づき調節するコントローラとを具
備する冷却部とを具備することを特徴とする超電導磁石
装置。 - 【請求項１０】超電導コイルユニットと、 この超電導コイルユニットを冷却するものであって、第
１冷凍機と、この第１冷凍機から冷媒ガスの供給を受け
該冷媒ガスを循環させるべく前記第１冷凍機と並列に接
続された第２冷凍機と、前記第２冷凍機が前記第１冷凍
機に並列に結合するように設けられるパルブと、前記第
１冷凍機と前記第２冷凍機との間の冷媒ガスを制御すべ
く前記パルブを制御するコントローラとを具備すること
を特徴とする冷却部とを具備することを特徴とする超電
導磁石装置。 - 【請求項１１】前記冷却部は、前記超電導コイルユニッ
トが含む超電導コイルを直接に冷却する又は当該コイル
を収容する槽を冷却する手段を具備することを特徴とす
る請求項９又は１０に記載の超電導磁石装置。 - 【請求項１２】前記第２冷凍機は、前記超電導コイルユ
ニットに配置された複数の冷凍機を具備することを特徴
とする請求項９又は１０に記載の超電導磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12182396A JP3691904B2 (ja) | 1995-05-16 | 1996-05-16 | 冷却システム及び超電導磁石装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-117561 | 1995-05-16 | ||
| JP11756195 | 1995-05-16 | ||
| JP12182396A JP3691904B2 (ja) | 1995-05-16 | 1996-05-16 | 冷却システム及び超電導磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933126A true JPH0933126A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3691904B2 JP3691904B2 (ja) | 2005-09-07 |
Family
ID=26455655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12182396A Expired - Lifetime JP3691904B2 (ja) | 1995-05-16 | 1996-05-16 | 冷却システム及び超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3691904B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231522A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高温超電導コイルの冷却装置 |
| JP2002324707A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Kyushu Electric Power Co Inc | 超電導磁石 |
| JP2005043044A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-17 | General Electric Co <Ge> | 冷蔵装置を有する低温冷却システム及び方法 |
| JP2018084347A (ja) * | 2016-11-21 | 2018-05-31 | 株式会社東芝 | 極低温冷却装置 |
| JP2019045046A (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | アイシン精機株式会社 | 多段型蓄冷式冷凍機 |
| WO2021181615A1 (ja) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
-
1996
- 1996-05-16 JP JP12182396A patent/JP3691904B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231522A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高温超電導コイルの冷却装置 |
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| WO2021181615A1 (ja) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
| JP6945771B1 (ja) * | 2020-03-12 | 2021-10-06 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3691904B2 (ja) | 2005-09-07 |
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