JP2007017109A - Insulated demagnetized refrigerator and insulated demagnetized refrigerator unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は断熱消磁冷凍機及び断熱消磁冷凍機ユニットに係り、特に超電導コイルとソルトピルを用いて被冷却物を超低温に冷却する断熱消磁冷凍機及び断熱消磁冷凍機ユニットに関する。 The present invention relates to an adiabatic demagnetization refrigerator and an adiabatic demagnetization refrigerator unit, and more particularly to an adiabatic demagnetization refrigerator and an adiabatic demagnetization refrigerator unit that cools an object to be cooled to an ultra-low temperature using a superconducting coil and a salt pill.
磁気冷凍機の一つに、ある一定の温度における磁気モーメントの系の不規則性の程度を表わすエントロピーが、磁場を作用させると、磁気モーメントが部分的に整列して低下するという原理に基づく断熱消磁冷凍機がある。この断熱消磁冷凍機は、熱の作業物質である磁性体の持つエントロピーが、磁場依存性を持つことを利用して、被冷却物を冷却する(例えば、特許文献1参照)。 In one of the magnetic refrigerators, the entropy representing the degree of irregularity of the system of magnetic moments at a certain temperature is adiabatic based on the principle that when a magnetic field is applied, the magnetic moments are partially aligned and lowered. There is a degaussing refrigerator. This adiabatic demagnetization refrigerator cools an object to be cooled by utilizing the magnetic field dependence of the entropy of a magnetic material that is a thermal work substance (see, for example, Patent Document 1).
図1は、従来の一例である断熱消磁冷却ユニット1(以下、単に冷却ユニット1という)を示している。同図に示す冷却ユニット1は、第1及び第2の断熱消磁冷凍機2A,2B(以下、単に冷凍機2A,2Bという)、予備冷却ステージ3、第1及び第2のヒートスイッチ4A,4B、コールドステージ5、等により構成されている。この冷却ユニット1は、例えばX線の検出器6を冷却するのに用いられる。
FIG. 1 shows an adiabatic demagnetization cooling unit 1 (hereinafter simply referred to as a cooling unit 1) as an example of the prior art. The cooling unit 1 shown in FIG. 1 includes first and second adiabatic demagnetization refrigerators 2A and 2B (hereinafter simply referred to as refrigerators 2A and 2B), a preliminary cooling stage 3, and first and
第1及び第2の冷凍機2A,2Bは、それぞれ第1及び第2のソルトピル7A,7B及び第1及び第2の超電導コイル8A,8Bを有している。各ソルトピル7A,7Bには、例えば常磁性塩からなる作業物質が格納されている。このソルトピル7A,7Bは、超電導コイル8A,8Bの内部に位置するよう設けられており、よって超電導コイル8A,8Bが発生する磁場が印加される構成とされている。
The first and second refrigerators 2A and 2B have first and
第1及び第2の超電導コイル8A,8Bは円筒形状を有しており、予備冷却ステージ3上に支持部材10A,10Bを用いて立設されるよう固定されている。この予備冷却ステージ3は、各超電導コイル8A,8B及びソルトピル7A,7Bを補助冷却するための、例えば液体ヘリウム、ギフォードマクマホン(GM)冷凍機、スターリング冷凍機等の補助冷凍機(図示せず)に接続されている。
The first and second superconducting coils 8 </ b> A and 8 </ b> B have a cylindrical shape and are fixed on the preliminary cooling stage 3 so as to be erected using the supporting members 10 </ b> A and 10 </ b> B. This precooling stage 3 is an auxiliary refrigerator (not shown) such as liquid helium, Gifford McMahon (GM) refrigerator, Stirling refrigerator, etc. for auxiliary cooling of each superconducting coil 8A, 8B and
予備冷却ステージ3とソルトピル7Aとの間にはサーマルリンク9Aが配設されている。また、ソルトピル7Aとソルトピル7Bとの間にはサーマルリンク9Bが配設されている。このサーマルリンク9Bの途中位置には、ソルトピル7Aとソルトピル7Bとの熱的な状態をオン・オフするための第2のヒートスイッチ4Bが設けられている。更に、サーマルリンク9Bの図中右端部は、ソルトピル7Bから上方向に延出しており、その端部にコールドステージ5が設けられている。このコールドステージ5には、前述した検出器6が配設されている。
A thermal link 9A is disposed between the preliminary cooling stage 3 and the
この冷却ユニット1においては、先ず補助冷凍機により予備冷却ステージ3を冷却し、これによりサーマルリンク9A,9B及び支持部材10A,10Bを介し、第1及び第2のヒートスイッチ4A,4Bと第1及び第2の超電導コイル8A,8Bを液体ヘリウム温度程度まで冷却する。
In this cooling unit 1, first, the preliminary cooling stage 3 is cooled by an auxiliary refrigerator, whereby the first and
先ず、所定時間にわたり第1の超電導コイル8Aを励磁すると共に、第1のヒートスイッチ4Aをオンとして予備冷却ステージ3に磁化熱を捨てる。次いで、ヒートスイッチ4Aをオフとし、ソルトピル7Aを熱的に孤立させると共に第1の超電導コイル8Aを消磁することによって、30〜50mK程度の極低温を得ることができる。この時、第2のヒートスイッチ4Bは熱的に閉じられた状態となっており、また第2の超電導コイル8Bの励磁も停止されている。
First, the first superconducting coil 8 </ b> A is excited for a predetermined time, and the first heat switch 4 </ b> A is turned on to discard the magnetization heat to the preliminary cooling stage 3. Next, the heat switch 4A is turned off, the
次に、第1の超電導コイル8Aの励磁を停止すると共に、所定時間にわたり第2の超電導コイル8Bを励磁する。また、第2のヒートスイッチ4Bをオンとして、ソルトピル7Aとソルトピル7Bとを熱的に接続し、ソルトピル7Bで発生する磁化熱をソルトピル7Aに捨てる。次いで、ヒートスイッチ4Bをオフとし、ソルトピル7Bを熱的に孤立させると共に第2の超電導コイル8Bを消磁することによって、約10mK程度の極低温を得ることができる。この寒冷は、サーマルリンク9B及びコールドステージ5を介して検出器6に伝達され、検出器6は10mK程度の極低温に冷却される。
ところで、上記した冷却ユニット1は、磁場制御が容易であるため、宇宙観測用として人工衛星に搭載されることがある。この場合には、打ち上げ時に多大な加速度が印加される。従来では、図1に示すように、全体して略円筒形状を有する第1及び第2の冷凍機2A,2Bは予備冷却ステージ3に対して立設した状態、即ち第1及び第2の冷凍機2A,2Bが発生する磁場の中心軸MA1,MB1は予備冷却ステージ3に対して垂直方向に延在するよう構成されていた。 By the way, since the cooling unit 1 described above is easy to control the magnetic field, it may be mounted on an artificial satellite for space observation. In this case, a large acceleration is applied at the time of launch. Conventionally, as shown in FIG. 1, the first and second refrigerators 2A and 2B having a generally cylindrical shape as a whole are erected with respect to the preliminary cooling stage 3, that is, the first and second refrigerators. The central axes M A1 and M B1 of the magnetic field generated by the machines 2A and 2B are configured to extend in the vertical direction with respect to the preliminary cooling stage 3.
しかしながら従来の構成では、第1及び第2の冷凍機2A,2Bが予備冷却ステージ3に立設されていたため、各冷凍機2A,2Bの重心は予備冷却ステージ3に対して高い(離間した)位置にあり、よって各冷凍機2A,2Bの安定性が悪かった。このため、打ち上げ時に冷却ユニット1に多大な加速度が印加された場合、その荷重に耐え得るように支持部材10A,10Bを強化して超電導コイル8A,8Bを強固に固定すると共に、ソルトピル7A,7B等も強固に固定する必要が生じる。
However, in the conventional configuration, since the first and second refrigerators 2A and 2B are erected on the preliminary cooling stage 3, the center of gravity of each of the refrigerators 2A and 2B is high (separated) from the preliminary cooling stage 3. Therefore, the stability of each refrigerator 2A, 2B was poor. For this reason, when a large acceleration is applied to the cooling unit 1 at the time of launch, the
このように荷重支持を強固にする場合、必然的に荷重支持を行うための支持部材10A,10B等は大型化し、この支持部材10A,10B等からソルトピル7A,7B及びコールドステージ5への熱侵入量が増大してしまう。このため、冷却効率が低下して検出器6による検出精度が低下してしまうという問題点があった。また、これを補うためにソルトピル7A,7B及び超電導コイル8A,8Bの高性能化を図った場合には、冷却ユニット1が大型化すると共に製品コストも上昇してしまうという問題点があった。
When the load support is strengthened in this way, the
一方、上記のように冷却ユニット1は、第1及び第2の超電導コイル8A,8Bと第1及び第2のヒートスイッチ4A,4Bは、それぞれ所定のタイミングで切換動作を行い、これにより効率よく検出器6(コールドステージ5)を冷却する構成とされている。しかしながら、従来の冷却ユニット1は、第1の超電導コイル8Aと第2の超電導コイル8Bを並設した構成とされていた。
On the other hand, as described above, in the cooling unit 1, the first and second superconducting coils 8A and 8B and the first and
このため、一方の超電導コイル(例えば第1の超電導コイル8A)が磁場を発生している場合、この第1の超電導コイル8Aからの漏れ磁場が他方の超電導コイル(第2の超電導コイル8B)に作用してしまい、第2の超電導コイル8Bに磁場変化による渦電流が発生する。このように渦電流が発生すると、第2の超電導コイル8Bが発熱してしまい、この熱がソルトピル7Bに熱伝導し、またサーマルリンク9Bを介してコールドステージ5に熱伝導してしまい、冷却効率が低下してしまうという問題点があった。また、上記し逆に第2の超電導コイル8Bが磁場を発生している場合には、同様にして第1の超電導コイル8Aが渦電電流により発熱してしまい、冷却効率が低下してしまう。
For this reason, when one superconducting coil (for example, the first superconducting coil 8A) generates a magnetic field, the leakage magnetic field from the first superconducting coil 8A is transferred to the other superconducting coil (second superconducting coil 8B). The eddy current due to the change of the magnetic field is generated in the second superconducting coil 8B. When the eddy current is generated in this way, the second superconducting coil 8B generates heat, and this heat is conducted to the
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、多大な加速度印加がされてもこれに耐え得る断熱消磁冷凍機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an adiabatic demagnetization refrigerator that can withstand a large amount of acceleration applied.
また、本発明の他の目的は、複数の超電導コイルを近接して配置しても互いが磁気的に干渉し合うことによる渦電流の発生を抑制し冷却効率の低下を防止した断熱消磁冷凍機ユニットを提供することにある。 Another object of the present invention is an adiabatic demagnetizing refrigerator that suppresses the generation of eddy currents caused by magnetic interference with each other even when a plurality of superconducting coils are arranged close to each other and prevents a decrease in cooling efficiency. To provide a unit.
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.
請求項1記載の発明は、
超電導コイルを有すると共に加速度が印加される断熱消磁冷凍機において、
前記超電導コイルによって発生する磁場の中心線が、前記加速度の印加方向に対して直交するよう前記超電導コイルを配置したことを特徴とするものである。
The invention described in claim 1
In an adiabatic demagnetization refrigerator that has a superconducting coil and acceleration is applied,
The superconducting coil is arranged such that a center line of a magnetic field generated by the superconducting coil is orthogonal to the acceleration application direction.
また、請求項2記載の発明は、
冷却処理されるステージに複数の超電導コイルが設置されると共に加速度が印加される構成とされた断熱消磁冷凍機において、
前記超電導コイルを前記冷却ステージに対して横置きに設置したことを特徴とするものである。
The invention according to
In the adiabatic demagnetization refrigerator that is configured such that a plurality of superconducting coils are installed on the stage to be cooled and acceleration is applied,
The superconducting coil is installed horizontally with respect to the cooling stage.
請求項1及び請求項2記載の発明によれば、重心が低い位置となるよう超電導コイルが配置されるため、加速度が印加されても安定性を高くすることができ、また超電導コイルを支持する部材の簡単化を図ることができる。 According to the first and second aspects of the invention, since the superconducting coil is disposed so that the center of gravity is at a low position, stability can be increased even when acceleration is applied, and the superconducting coil is supported. Simplification of the member can be achieved.
また、請求項3記載の発明は、
被冷却物を冷却する冷却用ステージと、該冷却用ステージを冷却する複数の断熱消磁冷凍機とを有する断熱消磁冷凍機ユニットにおいて、
前記複数の断熱消磁冷凍機に設けられた各々の超電導コイルによって発生する磁場の中心線が、互いに非平行となるよう各超電導コイルを配置したことを特徴とするものである。
The invention according to claim 3
In an adiabatic demagnetization refrigerator unit having a cooling stage for cooling an object to be cooled and a plurality of adiabatic demagnetization refrigerators for cooling the cooling stage,
The superconducting coils are arranged such that the center lines of the magnetic fields generated by the respective superconducting coils provided in the plurality of adiabatic demagnetization refrigerators are not parallel to each other.
上記発明によれば、複数の超電導コイルによって発生する磁場の中心線が、互いに非平行となるよう各超電導コイルを配置したことにより、複数の内の一の超電導コイルが磁場を発生し(以下、この超電導コイルを駆動コイルという)、これに隣接した超電導コイルが磁場の発生を停止している(以下、この超電導コイルを停止コイルという)場合であっても、駆動コイルの磁場が停止コイルに作用し、停止コイルに渦電流が発生することを防止できる。これにより、停止コイルに渦電流による熱が発生することを防止でき冷却効率を高めることができる。 According to the above invention, by arranging the superconducting coils so that the center lines of the magnetic fields generated by the plurality of superconducting coils are not parallel to each other, one of the plurality of superconducting coils generates a magnetic field (hereinafter, Even if the superconducting coil adjacent to this superconducting coil stops the generation of the magnetic field (hereinafter, this superconducting coil is called the stop coil), the magnetic field of the driving coil acts on the stop coil. Thus, eddy currents can be prevented from occurring in the stop coil. Thereby, it can prevent that the heat | fever by an eddy current generate | occur | produces in a stop coil, and can improve cooling efficiency.
また、請求項4記載の発明は、
請求項3記載の断熱消磁冷凍機ユニットにおいて、
前記複数の断熱消磁冷凍機は前記超電導コイルを冷却するステージ上に配設されており、かつ、前記ステージを平面視した場合に前記超電導コイルによって発生する磁場の中心線が該超電導コイル上で交差するよう構成したことを特徴とするものである。
The invention according to claim 4
In the adiabatic demagnetization refrigerator unit according to claim 3,
The plurality of adiabatic demagnetization refrigerators are disposed on a stage that cools the superconducting coil, and a center line of a magnetic field generated by the superconducting coil intersects the superconducting coil when the stage is viewed in plan. It is characterized by having comprised so.
上記発明によれば、超電導コイルによって発生する磁場の中心線がステージを平面視した場合に交差するよう構成したことにより、複数の断熱消磁冷凍機は積層された状態となり、設置面積を小さくすることができる。 According to the above invention, the configuration is such that the center line of the magnetic field generated by the superconducting coil intersects when the stage is viewed in plan, so that the plurality of heat-insulating demagnetization refrigerators are stacked and the installation area is reduced. Can do.
上述の如く本発明によれば、超電導コイルの重心が低い位置となるため、加速度が印加されても安定性を高く維持することができる。また、超電導コイルに不要な渦電流が発生することを防止でき、渦電流に起因した温度上昇を防止でき、よって超電導コイルに対する冷却効率を高めることができる。 As described above, according to the present invention, since the center of gravity of the superconducting coil is at a low position, it is possible to maintain high stability even when acceleration is applied. In addition, it is possible to prevent unnecessary eddy currents from being generated in the superconducting coil, and to prevent a temperature rise due to the eddy currents, thereby improving the cooling efficiency for the superconducting coil.
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は本発明の一実施例である断熱消磁冷凍機22A,22B(以下、単に冷凍機22A,22Bという)を用いた断熱消磁冷却ユニット20A(以下、単に冷却ユニット20Aという)を示している。
FIG. 2 shows an adiabatic demagnetization cooling unit 20A (hereinafter simply referred to as a cooling unit 20A) using
同図に示す冷却ユニット20Aは、第1及び第2の断熱消磁冷凍機22A,22B(以下、単に冷凍機22A,22Bという)、予備冷却ステージ23、第1及び第2のヒートスイッチ24A,24B、コールドステージ25、等により構成されている。この冷却ユニット20Aは、例えばX線の検器26を冷却するのに用いられる。また、この冷却ユニット20Aは、例えば宇宙ステーションに設置されるものである。このため、打ち上げ時においては、多大な加速度(25G〜125G)が印加される。
The cooling unit 20A shown in FIG. 1 includes first and second
第1及び第2の冷凍機22A,22Bは、それぞれ第1及び第2のソルトピル27A,27B及び第1及び第2の超電導コイル28A,28Bを有している。各ソルトピル27A,27Bには、例えば常磁性塩からなる作業物質が格納されている。このソルトピル27A,27Bは、超電導コイル28A,28Bの内部に位置するよう設けられており、よって超電導コイル28A,28Bが発生する磁場が印加される構成とされている。
The first and
第1及び第2の超電導コイル28A,28Bは円筒形状を有しており、予備冷却ステージ23上に配設されている。この予備冷却ステージ23は、各超電導コイル28A,28B及びソルトピル27A,27Bを補助冷却するための、例えば液体ヘリウム、ギフォードマクマホン(GM)冷凍機、スターリング冷凍機等の補助冷凍機(図示せず)に接続されている。
The first and second superconducting coils 28 </ b> A and 28 </ b> B have a cylindrical shape and are disposed on the
予備冷却ステージ23とソルトピル27Aとの間にはサーマルリンク29Aが配設されている。また、ソルトピル27Aとソルトピル27Bとの間にはサーマルリンク29Bが配設されている。このサーマルリンク29Bの途中位置には、ソルトピル27Aとソルトピル27Bとの熱的な状態をオン・オフするための第2のヒートスイッチ24Bが設けられている。
A
更に、ソルトピル27Aには、サーマルリンク29Cの下端が熱的に接続されている。このサーマルリンク29Cは、ソルトピル27Aから冷凍機22A,22Bの上方位置に延出しており、その上端部にはコールドステージ25が熱的に接続されている。このコールドステージ25には、人工衛星において各種検出を行う検出器26が配設されている。
Furthermore, the lower end of the
ここで、本実施例における第1及び第2の冷凍機22A,22Bの固定構造に注目する。前記したように第1及び第2の冷凍機22A,22Bは、予備冷却ステージ23に固定される。また、この第1及び第2の冷凍機22A,22Bが搭載された冷却ユニット20Aは、ロケット打ち上げ時においては、打ち上げ方向に対して予備冷却ステージ23が直交するように配置される。よって、打ち上げ時に冷却ユニット1に印加される加速度は、図中下方向(矢印Z方向)に印加される。よって打ち上げ時においては、冷却ユニット20Aの各構成要素には、打ち上げ時の加速度と各構成要素の質量に応じた荷重が印加される。
Here, attention is paid to the fixing structure of the first and
本実施例においては、各超電導コイル28A,28Bが発生する磁場の中心線MA2,MB2(図中、一点鎖線で示す)が、前記加速度の印加方向(Z方向)に対して直交するよう各超電導コイル28A,28Bを配置したことを特徴としている。即ち、本実施例では、各超電導コイル28A,28Bを予備冷却ステージ23に対して横置きに設置したことを特徴とするものである。但し、第1の超電導コイル28Aの磁場の中心線MA2と、第2の超電導コイル28Bの磁場の中心線MB2は、互いに平行となるよう配置されている。
In the present embodiment, the center lines M A2 and M B2 (indicated by the alternate long and short dash line in the figure) of the magnetic fields generated by the
このように、各超電導コイル28A,28Bの磁場中心線MA2,MB2が加速度の印加方向(Z方向)に対して直交するようにし、各超電導コイル28A,28Bを予備冷却ステージ23に対して横置きに設置することにより、各超電導コイル28A,28Bの重心の位置を、従来のように超電導コイル8A,8Bを予備冷却ステージ3に立設していた構成(図1参照)に比べて、低い位置とすることができる。これにより、予備冷却ステージ23上における冷凍機22A,22Bの安定性を高めることができる。
Thus, the magnetic field center lines M A2 and M B2 of the
従って、ロケット打ち上げ時等の高加速度印加により、冷却ユニット20Aを構成する冷凍機22A,22Bに大きな荷重印加がされても、予備冷却ステージ23上における超電導コイル28A,28Bの安定性が高いため、簡単な支持構造で超電導コイル28A,28Bを予備冷却ステージ23上に固定することができる。
Therefore, even when a large load is applied to the
これにより、超電導コイル28A,28Bを支持する支持部材を介してソルトピル27A,27Bに熱侵入することを防止でき、冷凍機22A,22Bの冷却効率を高めることができる。また、簡単で小型化の支持部材で確実に超電導コイル28A,28Bを固定できるため、支持部材のコスト低減が図れると共に、冷却ユニット20Aの低コスト化を図ることができる。
Accordingly, it is possible to prevent heat from entering the
また、本実施例に係る冷却ユニット20Aでは、コールドステージ25が超電導コイル28A,28Bの磁場中心線MA2,MB2から離間した位置に配置された構成とされている。超電導コイル28A,28Bの磁場中心線MA2,MB2上は最も磁場が強い部位であり、この磁場中心線MA2,MB2から離間した位置にコールドステージ25を設けることにより、このコールドステージ25に搭載される検出器26に磁場が印加されるのを防止できる。これにより、検出器26に超電導コイル28A,28Bの磁場が影響することを防止でき、検出器26による検出精度を高めることができる。
Further, in the cooling unit 20A according to the present embodiment, the
次に、本発明の一実施例である冷却ユニット20Bについて、図3を参照しつつ説明する。尚、図3において図2に示した構成と対応する構成については、同一符号を付してその説明を省略する。 Next, a cooling unit 20B according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, components corresponding to those shown in FIG.
本実施例に係る冷却ユニット20Bも、第1及び第2の冷凍機22A.22Bを構成する第1及び第2の超電導コイル28A,28Bが予備冷却ステージ23に対して横置きに設置された構成とされている。よって、簡単な支持構造で超電導コイル28A,28Bを予備冷却ステージ23上に固定することができるため、支持部材を介してソルトピル27A,27Bに熱侵入することを防止できることにより冷却効率を高めることができると共に、支持部材のコスト低減を図ることができる。
The cooling unit 20B according to the present embodiment also includes the first and
更に本実施例に係る冷却ユニット20Bは、図3(A)に示すように複数(本実施例では2台)の冷凍機22A,22Bに設けられた各々の超電導コイル28A,28Bが発生する磁場の中心線MA3,MB3が、互いに非平行となるよう各超電導コイル28A,28Bを配置したことを特徴としている。また、本実施例においては、第1の冷凍機22Aの上部に第2の冷凍機22Bが配設された積層構造とされている。従って、第1の冷凍機22Aを構成する第1の超電導コイル28Aと、第2の冷凍機22Bを構成する第2の超電導コイル28Bも積層された構成となる。
Further, as shown in FIG. 3A, the cooling unit 20B according to the present embodiment includes a magnetic field generated by each of the
この際、図3(B)に示すように予備冷却ステージ23を平面視した場合(予備冷却ステージ23をZ方向から見た場合)、第1の超電導コイル28Aが発生するMA3と第2の超電導コイル28Bが発生するMB3は、積層された超電導コイル28A,28B上で交差するよう構成されている。
At this time, as shown in FIG. 3B, when the precooling
次に、上記構成とされた冷却ユニット20Bの動作について説明する。先ず、所定時間にわたり第1の超電導コイル28Aを励磁すると共に、第1のヒートスイッチ24Aをオンとして予備冷却ステージ23に磁化熱を捨てる。この際、第2の超電導コイル28Bは励磁されていない。従って、第1の超電導コイル28Aが発生する磁場が第2の超電導コイル28Bに影響を及ぼすことが考えられる。
Next, the operation of the cooling unit 20B configured as described above will be described. First, the first
しかしながら、本実施例に係る冷却ユニット20Bは、前記のように各々の超電導コイル28A,28Bが発生する磁場の中心線MA3,MB3が互いに非平行となるよう各超電導コイル28A,28Bが配置されている。このため、第1の超電導コイル28Aが磁場を発生していても、これに隣接した磁場の発生を停止している第2の超電導コイル28Bに対して第1の超電導コイル28Aの磁場は傾いて印加されるため、第2の超電導コイル28Bに渦電流が発生することを防止できる。これにより、第2の超電導コイル28Bに渦電流による熱が発生することを防止でき冷却効率を高めることができる。
However, in the cooling unit 20B according to the present embodiment, as described above, the
次いで、ヒートスイッチ24Aをオフとし、ソルトピル27Aを熱的に孤立させると共に第1の超電導コイル28Aを消磁する。これにより、ソルトピル27Aに230〜2250mK程度の極低温を得ることができる。
Next, the
次に、第1の超電導コイル28Aの励磁を停止すると共に、所定時間にわたり第2の超電導コイル28Bを励磁する。また、第2のヒートスイッチ24Bをオンとして、ソルトピル27Aとソルトピル27Bとを熱的に接続し、ソルトピル27Bで発生する磁化熱をソルトピル27Aに捨てる。
Next, the excitation of the first
このように、第2の超電導コイル28Bが励磁され、第1の超電導コイル28Aが励磁を停止されている場合であっても、前記のように各々の超電導コイル28A,28Bが発生する磁場の中心線MA3,MB3が互いに非平行であるため、励磁されている第2の超電導コイル28Bの磁場が第1の超電導コイル28Aに影響することを防止でき、よって第1の超電導コイル28Aに渦電流が発生することを防止できる。これにより、第1の超電導コイル28Aに渦電流に起因した熱が発生することを防止でき冷却効率を高めることができる。
Thus, even when the second
次いで、ヒートスイッチ24Bをオフとし、ソルトピル227Bを熱的に孤立させると共に第2の超電導コイル28Bを消磁する。これにより、約10mK程度の極低温を得ることができる。この寒冷は、サーマルリンク29C及びコールドステージ225を介して検出器26に伝達され、検出器26は10mK程度の極低温に冷却される。
Next, the heat switch 24B is turned off, the salt pill 227B is thermally isolated, and the second
尚、上記した実施例では超電導コイル28A,28Bが発生する磁場の中心線MA3,MB3が予備冷却ステージ23を平面視した場合に積層された冷凍機22A,22B上で交差するよう構成することにより小型化を図ったが、小型化を要求されない場合には必ずしも冷凍機22A,22B上で磁場の中心線MA3,MB3を交差させる必要はなく、また第1の冷凍機22Aと第2の冷凍機22Bとを積層する必要もない。
In the above-described embodiment, the center lines MA3 and MB3 of the magnetic field generated by the
20A,20B 冷却ユニット
22A,22B 第1の冷凍機
23 予備冷却ステージ
24A,24B 第1のヒートスイッチ
24B 第2のヒートスイッチ
25 コールドステージ
26 検出器
27A,227B ソルトピル
28A,28B 第1の超電導コイル
29A〜29C サーマルリンク
20A,
Claims (4)
前記超電導コイルによって発生する磁場の中心線が、前記加速度の印加方向に対して直交するよう前記超電導コイルを配置したことを特徴とする断熱消磁冷凍機。 In adiabatic demagnetization refrigerator that has a superconducting coil and acceleration is applied,
An adiabatic demagnetization refrigerator, wherein the superconducting coil is disposed so that a center line of a magnetic field generated by the superconducting coil is orthogonal to an acceleration application direction.
前記超電導コイルを前記冷却ステージに対して横置きに設置したことを特徴とする断熱消磁冷凍機。 In the adiabatic demagnetization refrigerator that is configured such that a plurality of superconducting coils are installed on the stage to be cooled and acceleration is applied,
An adiabatic demagnetizing refrigerator, wherein the superconducting coil is installed horizontally with respect to the cooling stage.
前記複数の断熱消磁冷凍機に設けられた各々の超電導コイルによって発生する磁場の中心線が、互いに非平行となるよう各超電導コイルを配置したことを特徴とする断熱消磁冷凍機ユニット。 In an adiabatic demagnetization refrigerator unit having a cooling stage for cooling an object to be cooled and a plurality of adiabatic demagnetization refrigerators for cooling the cooling stage,
An adiabatic demagnetizing chiller unit, wherein the superconducting coils are arranged such that the center lines of magnetic fields generated by the respective superconducting coils provided in the plurality of adiabatic demagnetizing chillers are not parallel to each other.
前記複数の断熱消磁冷凍機は前記超電導コイルを冷却するステージ上に配設されており、かつ、前記ステージを平面視した場合に前記超電導コイルによって発生する磁場の中心線が該超電導コイル上で交差するよう構成したことを特徴とする断熱消磁冷凍機ユニット。 In the adiabatic demagnetization refrigerator unit according to claim 3,
The plurality of adiabatic demagnetization refrigerators are disposed on a stage that cools the superconducting coil, and a center line of a magnetic field generated by the superconducting coil intersects the superconducting coil when the stage is viewed in plan. A heat-insulating demagnetizing refrigerator unit, characterized in that it is configured.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005200740A JP2007017109A (en) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Insulated demagnetized refrigerator and insulated demagnetized refrigerator unit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102878720A (en) * | 2011-07-12 | 2013-01-16 | 台达电子工业股份有限公司 | Magnetocaloric material structure |
CN104457016A (en) * | 2014-11-19 | 2015-03-25 | 上海电机学院 | Superconducting magnetic heat ultralow-temperature refrigeration method and device thereof |
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2005
- 2005-07-08 JP JP2005200740A patent/JP2007017109A/en active Pending
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