JP2013247323A - Cooling container - Google Patents

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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve maintainability and cooling efficiency and prevent heat intrusion.SOLUTION: A cooling container includes: a refrigerant container 20 having an inner container 21 and an outer container 22 that are vacuum-insulated from each other, and having an opening in an upper portion thereof; a lid 30 that can close the opening of the refrigerant container 20; and a freezer 40 that is supported by the lid 30. A liquid refrigerant 60 is stored in the inner container 21 of the refrigerant container 20. Cooling sections 43 and 44 of the freezer 40 penetrating through the lid 30 are supported in a suspended manner above a liquid surface of the liquid refrigerant 60 in the inner container 21. In the inner container 21, a partition wall 50 is provided that shields the cooling sections 43 and 44 as supported in the suspended manner from a refrigerant gas convected from the surroundings and above.

Description

容器内で液体の冷媒を介して被冷却物の冷却を行う冷却容器に関する。   The present invention relates to a cooling container that cools an object to be cooled through a liquid refrigerant in the container.

SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage:超電導磁気エネルギー貯蔵装置)、超電導変圧器、超電導限流器、NMR(Nuclear Magnetic Resonance:核磁気共鳴)、半導体引上げ装置等に強磁場の発生源となる超電導マグネット等の分野では、ニオブ・チタン(NbTi)を代表とする金属系の超電導線材が使用されている。しかしながら、金属系の超電導線を超電導化するにはヘリウムの沸点温度(4K)程度に冷却しなければならず、そのため冷凍機の冷却効率(COP)が非常に低くなり多くの電力を消費してしまう問題と、ヘリウムはそれ自体が高価であるという問題があった。   SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage), Superconducting Transformer, Superconducting Fault Current Limiter, NMR (Nuclear Magnetic Resonance), Superconducting Magnet, etc. In the field, metallic superconducting wires represented by niobium titanium (NbTi) are used. However, superconducting metal-based superconducting wires requires cooling to the boiling point of helium (4K), which makes the cooling efficiency (COP) of the refrigerator extremely low and consumes a lot of power. And helium is expensive in itself.

通常、超電導線材はコイル化され、冷却するためクライオスタットと呼ばれる真空断熱化された冷却容器に収納される。このクライオスタットの断熱性能が機器の運転コストを大きく左右する。一般的にヘリウム冷凍機の冷凍能力は1W程度であり、クライオスタットへの侵入熱がこれより大きいと複数台の冷凍機を搭載することになり電力使用量が大幅に増加する。増設しない場合はヘリウムが徐々に蒸発して抜けていき、非常に高価なヘリウムの補充費用がかかってくる。
従って、エネルギーコストや運用コストの低減のために、現在開発が進められている高温超電導線材(酸化物系)へ転換するための研究が進められつつある。この高温超電導線材を利用すれば、より高温下で超電導が実現され、冷媒としてヘリウムではなく、より安価な窒素を利用することが可能となるからである。
しかしながら、いずれの冷媒を利用するにも、できるだけ侵入熱の小さいクライオスタットの開発が望まれていた。
Usually, a superconducting wire is coiled and stored in a vacuum insulated container called a cryostat for cooling. The thermal insulation performance of this cryostat greatly affects the operating cost of the equipment. In general, the refrigerating capacity of a helium refrigerator is about 1 W, and if the intrusion heat into the cryostat is larger than this, a plurality of refrigerators are mounted, and the amount of electric power used is greatly increased. If it is not added, helium will gradually evaporate and escape, and it will be very expensive to replenish helium.
Therefore, in order to reduce energy costs and operational costs, research for switching to high-temperature superconducting wires (oxides) currently under development is being advanced. This is because if this high-temperature superconducting wire is used, superconductivity is realized at a higher temperature, and it is possible to use cheaper nitrogen instead of helium as the refrigerant.
However, it has been desired to develop a cryostat with as little intrusion heat as possible regardless of which refrigerant is used.

特許文献1に示す、従来の冷却容器では、冷媒である液体窒素及び超電導コイルを格納する内槽と、内槽全体を格納する外槽と、冷凍ヘッドが内槽の内側まで延出された冷凍機とを備えており、内槽と外槽との間を真空化して真空断熱構造を構成し、熱侵入を防止している。   In the conventional cooling container shown in Patent Document 1, an inner tank that stores liquid nitrogen as a refrigerant and a superconducting coil, an outer tank that stores the entire inner tank, and a refrigeration head in which a freezing head extends to the inside of the inner tank. And a vacuum insulation structure is formed by evacuating the inner and outer tanks to prevent heat intrusion.

また、特許文献2に示す、従来の冷却容器では、内壁と外壁との間を真空化し、上部が開放された二重壁面構造の冷媒槽に液体窒素を貯留し、冷媒槽の上部を閉塞する蓋板に冷凍機を装備してその冷却ヘッドから液面近くまで伝熱部材を吊下して冷却を行っている。   Moreover, in the conventional cooling container shown in Patent Document 2, the space between the inner wall and the outer wall is evacuated, liquid nitrogen is stored in a refrigerant tank having a double wall structure with an open upper part, and the upper part of the refrigerant tank is closed. The lid plate is equipped with a refrigerator, and the heat transfer member is suspended from the cooling head to near the liquid level for cooling.

特開2006−165418号公報JP 2006-165418 A 特開2009−283679号公報JP 2009-283679 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の冷却容器は、冷凍機の冷却ヘッドや超電導コイルが開閉困難な内槽の内側に配設されていることから、定期的にメンテナンスが必要な冷凍機の取り付け、取り外しや超電導コイルのメンテナンスが極めて困難であった。
さらに、この冷却容器は、その冷却ヘッドを液体窒素に浸漬して冷却する構造であるため、冷凍機が停止した場合に冷却ヘッドを通じて熱侵入が生じ、槽内が昇温してしまうという問題があった。
However, since the cooling container described in Patent Document 1 is disposed inside the inner tank in which the cooling head and the superconducting coil of the refrigerator are difficult to open and close, the attachment of the refrigerator requiring regular maintenance, Removal and maintenance of the superconducting coil were extremely difficult.
Furthermore, since this cooling container has a structure in which the cooling head is immersed and cooled in liquid nitrogen, there is a problem in that heat penetration occurs through the cooling head when the refrigerator is stopped, and the temperature inside the tank rises. there were.

一方、特許文献2に記載の冷却容器は、冷媒槽が蓋板を備え、これを開放することで冷媒槽の内部にアクセスすることが可能となり、これによりメンテナンス性能を高めている。
また、冷凍機の冷却ヘッド及びこれに吊下装備された伝熱部材はいずれも液面に接触させない構成が例示されており、この例の場合には、冷凍機からの熱侵入を抑制する効果がある。
しかしながら、引用文献2の構造の場合、冷却ヘッド及び伝熱部材に接触している冷媒ガスが液化し、そのため周囲の冷媒ガスが集結してくるため、それにより冷媒槽の内部に対流が発生する。その結果、真空断熱構造を施されていない蓋板付近の温かい冷媒ガスも対流により冷却ヘッドと伝熱部材に集結するため、冷凍機は室温付近に温まった冷媒ガスを沸点近くまで冷却するための仕事と液化させるための気化潜熱分の仕事とをする必要があり、結果的に冷凍機に大きな冷凍能力が必要となるという問題があった。
また、対流が発生すると蓋板が冷却され、外部の空気中の水分が蓋板の上面で結露する。そして、この蓋板に冷却容器内で冷却する超電導線材に通電を行うための電流リード等が設けられていると、結露した水分により絶縁低下が起きる可能性があるという問題もあった。
On the other hand, in the cooling container described in Patent Document 2, the refrigerant tank is provided with a cover plate, and the inside of the refrigerant tank can be accessed by opening the cover plate, thereby improving maintenance performance.
In addition, the cooling head of the refrigerator and the heat transfer member suspended from the cooling head are illustrated as a configuration that does not contact the liquid surface. In this example, the effect of suppressing heat intrusion from the refrigerator is illustrated. There is.
However, in the case of the structure of the cited document 2, the refrigerant gas in contact with the cooling head and the heat transfer member is liquefied, so that the surrounding refrigerant gas is collected, thereby generating convection inside the refrigerant tank. . As a result, warm refrigerant gas in the vicinity of the cover plate that is not provided with a vacuum insulation structure is also concentrated by the convection to the cooling head and the heat transfer member, so that the refrigerator cools the refrigerant gas warmed to near room temperature to near the boiling point. There is a problem that it is necessary to perform work and work of vaporization latent heat for liquefaction, and as a result, the refrigerator has a large refrigeration capacity.
Further, when convection occurs, the cover plate is cooled, and moisture in the outside air is condensed on the upper surface of the cover plate. Further, when a current lead or the like for energizing the superconducting wire cooled in the cooling container is provided on the cover plate, there is a problem that insulation may be lowered due to condensed moisture.

本発明は、メンテナンスが容易で熱侵入が少なく冷却効率の高い冷却容器の提供を図ることをその目的とする。   An object of the present invention is to provide a cooling container that is easy to maintain, has little heat penetration, and has high cooling efficiency.

本発明は、内側容器と外側容器とを有し、これら相互間が真空断熱されると共に上部に開口部を有する冷媒容器と、前記冷媒容器の開口部を閉塞可能な蓋体と、前記蓋体に支持された冷凍機と、を備え、前記冷媒容器の内側容器内に液体冷媒が収容され、前記蓋体を貫通する前記冷凍機の冷却部は、前記内側容器内の液体冷媒の液面上方で垂下支持され、前記内側容器内おいて、前記垂下支持された冷却部を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽する隔壁部を備えることを特徴とする。   The present invention includes a refrigerant container having an inner container and an outer container, vacuum-insulated between them and having an opening in the upper part, a lid capable of closing the opening of the refrigerant container, and the lid And a cooling unit of the refrigerator that penetrates the lid body, and the cooling unit of the refrigerator that passes through the lid is located above the liquid level of the liquid refrigerant in the inner container. In the inner container, the cooling unit supported by the hanger is provided with a partition wall that shields the cooling unit hung from the convection refrigerant gas from the periphery and above.

また、前記隔壁部は、前記冷却部の周囲を覆う側壁部を有する構成しても良い。
さらに、前記隔壁部は、前記冷却部の上方を覆う天板部を有する構成しても良い。
The partition wall may have a side wall that covers the periphery of the cooling unit.
Furthermore, you may comprise the said partition part which has a top-plate part which covers the upper direction of the said cooling part.

また、前記側壁部の上端部は前記蓋体の下面に接しており、当該側壁部と前記蓋体との協働により前記冷却部の周囲及び上方を囲繞する構成としても良い。   Moreover, the upper end part of the said side wall part is in contact with the lower surface of the said cover body, and it is good also as a structure which surrounds the circumference | surroundings and upper direction of the said cooling part by cooperation with the said side wall part and the said cover body.

また、前記冷凍機の冷却部の周囲を前記内部容器の内壁に至る範囲まで断熱材料で満たす構成としても良い。
さらに、前記断熱材は、前記蓋体又は前記隔壁部に固定されている構成としても良い。
Moreover, it is good also as a structure which fills the circumference | surroundings of the cooling part of the said refrigerator to the range which reaches the inner wall of the said inner container with a heat insulating material.
Furthermore, the said heat insulating material is good also as a structure fixed to the said cover body or the said partition part.

また、前記隔壁部の側壁部を、下方に向かうに従って拡径する形状としても良い。   Moreover, it is good also as a shape which diameter-expands the side wall part of the said partition part as it goes below.

また、前記液体冷媒を液体窒素としても良い。   The liquid refrigerant may be liquid nitrogen.

また、前記超電導機器に通電を行うための電流リードを前記蓋体に貫通装備しても良い。   Further, a current lead for energizing the superconducting device may be provided through the lid.

本発明は、冷媒容器に開閉可能な蓋体を備えるので、内部へのアクセスが容易となり、冷凍機の冷却部や内部に収容される被冷却物に関するメンテナンス作業を容易に行うことが可能である。
また、冷凍機の冷却部を内側容器内の液体冷媒の液面上方で垂下支持しているので、冷却部と液体冷媒を非接触とし、冷凍機から熱侵入を防止することが可能である。
なお、ここで「冷却部」とは冷凍機において外部に対して冷却効果を生じる低温部位をいう。例えば、シリンダを用いた蓄冷式冷凍機の場合には、シリンダにおける低温側の端部を示す。
The present invention includes a lid that can be opened and closed in the refrigerant container, so that access to the inside is facilitated, and maintenance work relating to the cooling unit of the refrigerator and the object to be cooled can be easily performed. .
In addition, since the cooling unit of the refrigerator is supported below the liquid level of the liquid refrigerant in the inner container, it is possible to prevent the cooling unit and the liquid refrigerant from contacting each other and prevent heat from entering from the refrigerator.
Here, the “cooling section” refers to a low temperature portion that produces a cooling effect on the outside in the refrigerator. For example, in the case of a regenerative refrigerator using a cylinder, the end of the cylinder on the low temperature side is shown.

さらに、本発明は、隔壁部を備えるので、垂下支持された冷却部に対して周囲及び上方からの対流冷媒ガスを遮断することができ、これにより、内部容器内における冷媒ガスの対流の発生を抑制すると共に、蓋体付近で暖められた冷媒ガスを沸点近くまで冷却するための仕事分の冷却能力が不要となり、効率的な冷却を行うことが可能となる。また、これにより、冷凍機をより能力の小さい小型ものに替えることも可能となる。   Further, since the present invention includes the partition wall portion, the convection refrigerant gas from the periphery and the upper side can be shut off from the cooling portion supported by the drooping, thereby preventing the convection of the refrigerant gas in the inner container. In addition to being suppressed, the cooling capacity for the work for cooling the refrigerant gas heated near the lid to near the boiling point becomes unnecessary, and efficient cooling can be performed. This also makes it possible to replace the refrigerator with a smaller one having a smaller capacity.

また、冷凍機は蓋体に貫通し、その冷凍機の端部に冷却部が支持され、隔壁部は冷却部の周囲を覆うように装備されているので、これらを一体的に取り外しが可能であり、メンテナンス時の作業性を向上することができる。   Also, the refrigerator penetrates the lid, the cooling part is supported at the end of the refrigerator, and the partition part is equipped to cover the periphery of the cooling part, so these can be removed integrally Yes, workability during maintenance can be improved.

また、冷凍機の冷却部の周囲を内部容器の内壁に至る範囲まで断熱材で満たす構成とした場合には、蓋体からの熱侵入を効果的に防止することができる。
また、断熱材を蓋体又は隔壁部に固定した場合には、これらを一体的に取り外しが可能であり、メンテナンス時の作業性を向上することができる。
Moreover, when it is set as the structure which fills the circumference | surroundings of the cooling part of a refrigerator to the range which reaches the inner wall of an internal container with a heat insulating material, the heat penetration | invasion from a cover body can be prevented effectively.
Further, when the heat insulating material is fixed to the lid or the partition wall, they can be removed integrally, and workability during maintenance can be improved.

隔壁部の側壁部を下方に向かうに従って拡径する形状とした場合、液体冷媒の液面から気化した冷媒ガスを冷却部に効果的に導くことができ、蓋体近辺に達して暖められる前に液化することができ、効率良く冷却を行うことが可能となる。   When the diameter of the side wall of the partition wall is increased toward the lower side, the refrigerant gas vaporized from the liquid refrigerant surface can be effectively guided to the cooling unit, and before reaching the vicinity of the lid and being warmed It can be liquefied and can be cooled efficiently.

液体冷媒を液体窒素とした場合、ヘリウムを冷媒とする場合よりも冷却温度を高く設定することができ、また、熱侵入の熱量の許容幅も大きくなるので、冷凍機をより能力の小さい小型ものに替えることも可能となる。また、消費しやすく高価なヘリウムと異なり、液体窒素は消費を抑え安く廉価であることから、ランニングコストの低減を図ることも可能となる。   When the liquid refrigerant is liquid nitrogen, the cooling temperature can be set higher than when helium is used as the refrigerant, and the allowable range of the amount of heat for heat intrusion is increased. It is also possible to change to. Also, unlike helium, which is easy to consume and expensive, liquid nitrogen is low in cost and low in consumption, so that it is possible to reduce running costs.

超電導機器の電流リードを蓋体に装備する構成とした場合、超電導機器に対する配線作業、定期検査、修理等のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
また、蓋体に電流リードを貫通装備する構成とした場合であっても、隔壁部により冷媒ガスの対流を抑制することで蓋体上面での冷却による結露の発生を低減し、絶縁低下の防止を図ることが可能となる。
When the lid is equipped with the current lead of the superconducting device, it is possible to easily perform maintenance such as wiring work, periodic inspection, and repair for the superconducting device.
In addition, even when the lid is equipped with a current lead penetrating, the partition wall prevents convection of the refrigerant gas, thereby reducing the occurrence of condensation due to cooling on the upper surface of the lid and preventing the insulation from deteriorating. Can be achieved.

発明の実施形態に係るクライオスタットの垂直平面に沿った断面図である。It is sectional drawing along the perpendicular plane of the cryostat which concerns on embodiment of invention. 比較例としてのクライオスタットの垂直平面に沿った断面図である。It is sectional drawing along the vertical plane of the cryostat as a comparative example. 隔壁部の他の例を示す一部構成を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted the one part structure which shows the other example of a partition part. 隔壁部のさらに他の例を示す一部構成を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted the one part structure which shows the other example of a partition part. 隔壁部のさらに他の例を示す一部構成を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted the one part structure which shows the other example of a partition part. 隔壁部のさらに他の例を示す一部構成を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted the one part structure which shows the other example of a partition part. 隔壁部のさらに他の例を示す一部構成を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted the one part structure which shows the other example of a partition part. 隔壁部のさらに他の例を示す一部構成を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted the one part structure which shows the other example of a partition part. 隔壁部のさらに他の例を示す一部構成を省略した断面図である。It is sectional drawing which abbreviate | omitted the one part structure which shows the other example of a partition part. 図2のクライオスタットにおける冷媒容器内の冷媒ガス温度、液体冷媒液面温度、熱交換器の表面温度の温度変化及び冷媒ガス圧力変化を示した線図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a refrigerant gas temperature in a refrigerant container, a liquid refrigerant liquid surface temperature, a temperature change in the surface temperature of a heat exchanger, and a refrigerant gas pressure change in the cryostat of FIG. 2. 図1のクライオスタットにおける冷媒容器内の冷媒ガス温度、液体冷媒液面温度、熱交換器の表面温度の温度変化及び冷媒ガス圧力変化を示した線図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a refrigerant gas temperature in a refrigerant container, a liquid refrigerant liquid surface temperature, a temperature change in the surface temperature of a heat exchanger, and a refrigerant gas pressure change in the cryostat of FIG. 1. 図9のクライオスタットにおける冷媒容器内の冷媒ガス温度、液体冷媒液面温度、熱交換器の表面温度の温度変化及び冷媒ガス圧力変化を示した線図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a refrigerant gas temperature in a refrigerant container, a liquid refrigerant liquid surface temperature, a temperature change in the surface temperature of a heat exchanger, and a refrigerant gas pressure change in the cryostat of FIG. 9.

[実施形態の概略]
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
この実施形態では、超電導機器としての超電導コイル90を収容して冷却を図る冷却容器としてのクライオスタット10について説明するものとする。図1はクライオスタット10の垂直平面に沿った断面図である。
このクライオスタット10は、液体冷媒である液体窒素と被冷却物としての超電導コイル90とを収容する冷媒容器20と、上部が開口した冷媒容器20の上部開口を閉塞可能な蓋体30と、冷媒容器20の内部を冷却する冷凍機40と、冷凍機40の冷却部の周囲及び上方からの対流する冷媒ガスを遮断する隔壁部50と備えている。
[Outline of Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In this embodiment, a cryostat 10 as a cooling container that accommodates a superconducting coil 90 as a superconducting device and performs cooling will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the cryostat 10 taken along a vertical plane.
The cryostat 10 includes a refrigerant container 20 that houses liquid nitrogen that is a liquid refrigerant and a superconducting coil 90 that is an object to be cooled, a lid 30 that can close an upper opening of the refrigerant container 20 that is open at the top, and a refrigerant container. The refrigerator 40 that cools the inside of the refrigerator 20 and the partition wall 50 that blocks the convection refrigerant gas from around and above the cooling unit of the refrigerator 40 are provided.

[冷媒容器]
冷媒容器20は、内側容器21と外側容器22とからなり、これら相互間が真空断熱された二重壁面構造の有底容器である。
内側容器21は、上下方向に沿った円筒状であって、下端部が閉塞されて底部をなし、上端部が開放されている。
外側容器22と、やはり上下方向に沿った円筒状であって、下端部が閉塞されて底部をなし、上端部が開放されている。そして、この外側容器22は、内側容器21よりに一回り大きく形成され、内側容器21を内側に格納している。さらに、内側容器21の外周面及び底部下面と外側容器22の内周面及び底部上面とが相互に隙間空間を形成するように、内側容器21と外側容器22の上端部同士が接合されて一体化されている。また、内側容器21と外側容器22の互いの隙間空間は真空引きが行われた状態で密閉状態を維持しつつ接合が行われる。
また、内側容器21と外側容器22との隙間空間には、円筒部及び底部の全域に渡って、アルミニウムを蒸着させたポリエステルフィルムが積層されてなるスーパーインシュレーション材23が介在し、外部からの輻射熱の遮断を図っている。
[Refrigerant container]
The refrigerant container 20 is composed of an inner container 21 and an outer container 22, and is a bottomed container having a double wall structure in which the two are vacuum-insulated.
The inner container 21 has a cylindrical shape along the vertical direction, and the lower end portion is closed to form a bottom portion, and the upper end portion is opened.
The outer container 22 is also cylindrical in the vertical direction, with the lower end closed to form the bottom and the upper end open. The outer container 22 is formed to be slightly larger than the inner container 21, and stores the inner container 21 inside. Furthermore, the upper ends of the inner container 21 and the outer container 22 are joined together so that the outer peripheral surface and bottom bottom surface of the inner container 21 and the inner peripheral surface and bottom upper surface of the outer container 22 form a gap space. It has become. Further, the gap space between the inner container 21 and the outer container 22 is joined while maintaining a sealed state in a state where evacuation is performed.
Further, in the gap space between the inner container 21 and the outer container 22, there is a super insulation material 23 formed by laminating a polyester film on which aluminum is vapor-deposited over the entire area of the cylindrical portion and the bottom portion. The radiant heat is cut off.

[蓋体]
内側容器21と外側容器22の接合部は水平に平滑化されており、このリング状の平滑面上に円板状の蓋体30が載置装備されている。
この蓋体30は、冷媒容器20内へのアクセスができるように、冷媒容器20からの着脱が可能な状態で取り付けられている。例えば、蓋体30と冷媒容器20の相互間の凹凸形状による嵌合構造或いはボルト止め等周知の方法で蓋体30が冷媒容器20に対して固定される。
なお、この蓋体30は、冷凍機40を載置し、超電導コイル90を吊下支持するので、これらを支持することが可能な強度を有しつつも断熱性が極力高い材料から形成される。
[Lid]
The joint between the inner container 21 and the outer container 22 is horizontally smoothed, and a disk-shaped lid 30 is mounted on the ring-shaped smooth surface.
The lid 30 is attached in a state where it can be detached from the refrigerant container 20 so that the inside of the refrigerant container 20 can be accessed. For example, the lid 30 is fixed to the refrigerant container 20 by a well-known method such as a fitting structure based on an uneven shape between the lid 30 and the refrigerant container 20 or bolting.
In addition, since this lid 30 mounts the refrigerator 40 and supports the superconducting coil 90 in a suspended manner, the lid 30 is formed of a material having as much heat insulation as possible while having a strength capable of supporting these. .

また、前述した内側容器21の内部には超電導機器としての超電導コイル90が収容される。そして、蓋体30には、超電導コイル90に接続される二つの電流リード91,91が上下に貫通した状態で固定装備されている。各電流リード91,91は、一端が図示しない超電導コイル90の電源装置に接続され、他端が冷媒容器20内の超電導コイル90から引き出されたケーブルにそれぞれが接続されている。そして、各電流リード91,91は、その表面にエポキシ等により絶縁被膜が形成されており、当該被膜を介して蓋体30に密着装備されていることから、蓋体30を冷媒容器20から取り外すことにより、電流リード91,91を通じて超電導コイル90を冷媒容器20内から取り出すことができ、超電導コイル90に対するメンテナンスを容易に行うことが可能である。   In addition, a superconducting coil 90 as a superconducting device is accommodated in the inner container 21 described above. The lid 30 is fixedly equipped with two current leads 91, 91 connected to the superconducting coil 90 in a vertically penetrating manner. One end of each of the current leads 91, 91 is connected to a power supply device of a superconducting coil 90 (not shown), and the other end is connected to a cable drawn from the superconducting coil 90 in the refrigerant container 20. Each of the current leads 91 and 91 has an insulating film formed of epoxy or the like on the surface thereof, and is closely attached to the lid body 30 through the coating film, so that the lid body 30 is removed from the refrigerant container 20. Thus, the superconducting coil 90 can be taken out from the refrigerant container 20 through the current leads 91, 91, and the superconducting coil 90 can be easily maintained.

[冷凍機]
冷凍機40は、蓄冷式のいわゆるGM冷凍機であり、蓄冷材を内部に保有するディスプレーサ容器を上下に往復させるシリンダ部41と、ディスプレーサ容器に上下の移動動作を付与するモータを駆動源とするクランク機構が格納された駆動部42と、シリンダ部41において最も低温となる低温伝達部43に設けられた熱交換部材としての熱交換器44とを備えている。
また、上記冷凍機40には、図示しないコンプレッサ等が接続され、その内部に対して冷媒ガスの吸排気が行われるようになっている。
[refrigerator]
The refrigerator 40 is a cold storage type so-called GM refrigerator, and has a cylinder source 41 that reciprocates a displacer container that holds a cold storage material up and down, and a motor that gives a vertical movement operation to the displacer container as a driving source. The drive part 42 in which the crank mechanism was stored, and the heat exchanger 44 as a heat exchange member provided in the low temperature transmission part 43 in which the cylinder part 41 becomes the lowest temperature are provided.
The refrigerator 40 is connected to a compressor or the like (not shown), and refrigerant gas is sucked into and exhausted from the inside thereof.

上記冷凍機40は、蓋体30の上面中央に駆動部42が取り付けられ、シリンダ部41は蓋体30を貫通して冷媒容器20の内側に垂下されている。
シリンダ部41ではその内部で冷媒ガスが下方に移動する過程で断熱圧縮と吸熱が行われ、その下端部が最も低温状態となる。
そして、この最も低温となるシリンダ部41の下端部に低温伝達部43が形成されている。この低温伝達部43は、シリンダ部41の下部よりも底面積が大きな円形の平板状に形成されており、周囲との熱伝導性が高められている。
熱交換器44は、シリンダ部41と同等又はそれ以上の熱伝導率の高い素材で形成されている。また、熱交換器44の上部は低温伝達部43の底面に密着し、下部は下方に延びる複数のフィンが形成されている。この構造により、熱交換器44は、周囲の冷媒ガスとの接触面積を拡張し、冷媒ガスとの熱伝導性がより高められており、冷媒ガスに対する高い冷却効果が得られる構造となっている。
そして、上記低温伝達部43と熱交換器44とが、冷凍機40の冷却部として機能する。
In the refrigerator 40, the drive unit 42 is attached to the center of the upper surface of the lid body 30, and the cylinder portion 41 passes through the lid body 30 and hangs down inside the refrigerant container 20.
In the cylinder portion 41, adiabatic compression and heat absorption are performed in the process in which the refrigerant gas moves downward in the cylinder portion 41, and its lower end portion is in the lowest temperature state.
And the low-temperature transmission part 43 is formed in the lower end part of this cylinder part 41 used as the lowest temperature. The low temperature transmission part 43 is formed in a circular flat plate shape having a larger bottom area than the lower part of the cylinder part 41, and the thermal conductivity with the surroundings is enhanced.
The heat exchanger 44 is formed of a material having a high thermal conductivity equivalent to or higher than that of the cylinder portion 41. Moreover, the upper part of the heat exchanger 44 adheres to the bottom face of the low-temperature transmission part 43, and the lower part is formed with a plurality of fins extending downward. With this structure, the heat exchanger 44 has a structure in which the contact area with the surrounding refrigerant gas is expanded, the thermal conductivity with the refrigerant gas is further increased, and a high cooling effect on the refrigerant gas is obtained. .
The low temperature transfer unit 43 and the heat exchanger 44 function as a cooling unit for the refrigerator 40.

[隔壁部]
隔壁部50は、冷媒容器20内において、冷凍機40のシリンダ部41に固定支持され、冷却部である低温伝達部43及び熱交換器44の上側とその周囲とを囲繞して、下方を除く全方向からの冷媒ガスを遮断している。
この隔壁部50は、シリンダ部41が貫通した状態で当該シリンダ部41に固定された天板部51と円筒状の側壁部52とからなり、側壁部52の上端部を塞ぐように天板部51が一体的に接合されている。また、この隔壁部50は、低温伝達部43及び熱交換器44よりも熱伝導率の低い、例えば、ステンレス材、或いは、いわゆる発泡樹脂断熱材、例えば、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレンや、FRP、低温耐性のある樹脂等から形成されている。
[Partition wall]
The partition wall portion 50 is fixedly supported by the cylinder portion 41 of the refrigerator 40 in the refrigerant container 20, surrounds the upper side of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44 that are cooling portions and the periphery thereof, and excludes the lower portion. The refrigerant gas from all directions is blocked.
The partition wall portion 50 includes a top plate portion 51 fixed to the cylinder portion 41 in a state where the cylinder portion 41 penetrates and a cylindrical side wall portion 52, and the top plate portion closes the upper end portion of the side wall portion 52. 51 is integrally joined. In addition, the partition wall 50 has a lower thermal conductivity than the low temperature transfer unit 43 and the heat exchanger 44, for example, stainless steel, or a so-called foamed resin heat insulating material such as foamed polyurethane, foamed polyethylene, FRP, low temperature, etc. It is formed from a resistant resin or the like.

隔壁部50の天板部51は、外径が低温伝達部43より幾分大きく且つ当該低温伝達部43の上面に接触しないよう隙間を形成した状態でシリンダ部41に固定されている。
側壁部52は、上端部に天板部51が設けられ、下端部が開放されている。そして、その内径が低温伝達部43及び熱交換器44の外径よりも幾分大きく、これらに接触しないように内包した状態となっている。
また、側壁部52と前述した熱交換器44は、その下端部が、冷媒容器20内の液体冷媒60の液面61の上限高さに近接し且つ液面61の上限高さに届かない高さに設定されている。即ち、この冷媒容器20に収容される液体冷媒60の量は、液面61が規定の上限高さを超えないよう管理される。
また、冷媒容器20内に液体冷媒60を自動的に補充する補充装置を設ける場合には、液面高さの検出装置を冷媒容器20に設け、液面61が規定の上限高さを超えないように補充装置を制御することが望ましい。
The top plate portion 51 of the partition wall portion 50 is fixed to the cylinder portion 41 in a state where the outer diameter is somewhat larger than that of the low temperature transmission portion 43 and a gap is formed so as not to contact the upper surface of the low temperature transmission portion 43.
The side wall portion 52 is provided with a top plate portion 51 at an upper end portion and is open at a lower end portion. And the inner diameter is somewhat larger than the outer diameters of the low temperature transfer part 43 and the heat exchanger 44, and it is in a state of being included so as not to contact them.
Further, the side wall 52 and the heat exchanger 44 described above have a lower end that is close to the upper limit height of the liquid level 61 of the liquid refrigerant 60 in the refrigerant container 20 and does not reach the upper limit height of the liquid level 61. Is set. That is, the amount of the liquid refrigerant 60 accommodated in the refrigerant container 20 is managed so that the liquid level 61 does not exceed the prescribed upper limit height.
When a replenishing device for automatically replenishing the liquid refrigerant 60 is provided in the refrigerant container 20, a liquid level detection device is provided in the refrigerant container 20, and the liquid level 61 does not exceed the prescribed upper limit height. It is desirable to control the replenisher.

[実施形態の技術的効果]
図2は上記クライオスタット10から隔壁部50を除去した比較例としてのクライオスタット10Xを示している。このクライオスタット10Xのように、隔壁部50が存在しない場合には、冷媒容器20内の液体冷媒60は蓋体30側からの熱侵入や超電導コイル90から発生する熱により気化して冷媒ガスが発生する。そして、かかる状態で冷凍機40による冷却が行われると、冷媒ガスは低温伝達部43及び熱交換器44の周囲で冷却され、液化して下方の液体冷媒60に戻される。これにより、蓋体30の近傍で暖められた冷媒ガスも低温伝達部43及び熱交換器44に引き寄せられ、図2に示す矢印Yのように液面61から上昇した冷媒ガスが蓋体30の下面に沿って冷凍機40側に集まり、シリンダ部41に沿って下降する冷媒ガスの対流が形成される。これにより、蓋体30の下側で暖められた冷媒ガスを液化温度まで冷却し、さらに、気体を液化させるための仕事を必要とするため、多大な冷却能力が必要となる。
[Technical effects of the embodiment]
FIG. 2 shows a cryostat 10X as a comparative example in which the partition wall 50 is removed from the cryostat 10. When the partition wall 50 is not present as in the cryostat 10X, the liquid refrigerant 60 in the refrigerant container 20 is vaporized by heat intrusion from the lid 30 side or heat generated from the superconducting coil 90 to generate refrigerant gas. To do. When cooling by the refrigerator 40 is performed in such a state, the refrigerant gas is cooled around the low-temperature transmission unit 43 and the heat exchanger 44, liquefied, and returned to the lower liquid refrigerant 60. As a result, the refrigerant gas warmed in the vicinity of the lid 30 is also attracted to the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44, and the refrigerant gas rising from the liquid level 61 as shown by the arrow Y shown in FIG. A convection of refrigerant gas gathering on the refrigerator 40 side along the lower surface and descending along the cylinder portion 41 is formed. Thereby, since the refrigerant | coolant gas heated by the lower side of the cover body 30 is cooled to liquefaction temperature, and also the work for liquefying gas is required, a huge cooling capability is needed.

一方、クライオスタット10では、隔壁部50が低温伝達部43及び熱交換器44の上方及び周囲を囲んでいるので、隔壁部50の下方から内側に入ってくる冷媒ガスが主に冷却され、液体冷媒に戻されるため、クライオスタット10Xのような冷媒ガスの対流が発生せず、液面と熱交換器44との間で小さな対流が主に生じる。従って、蓋体30の裏で暖められた冷媒ガスを冷却液化させるような状態が発生し難くなり、必要となる冷却能力を低減することが可能となる。そして、これにより、冷凍機40をより能力の小さい小型ものに替えることも可能となる。また、冷凍機40の電力消費を低減することも可能となる。
また、上記隔壁部50を断熱材料で形成しているため、隔壁部50内の冷媒ガスが外側の冷媒ガスにより暖められて冷却の効率を損なうことが回避され、効率良く冷却を行うことが可能となる。
また、隔壁部50は、天板部51及び側壁部52がいずれも低温伝達部43と熱交換器44に接触又は密着していないので、低温伝達部43及び熱交換器44の表面全体で効率良く冷媒ガスの冷却を行うことが可能である。
On the other hand, in the cryostat 10, the partition wall 50 surrounds the upper part and the periphery of the low-temperature transfer part 43 and the heat exchanger 44, so that the refrigerant gas entering from the lower side of the partition wall 50 is mainly cooled, and the liquid refrigerant Therefore, the convection of the refrigerant gas as in the cryostat 10X does not occur, and a small convection mainly occurs between the liquid surface and the heat exchanger 44. Therefore, a state in which the refrigerant gas heated on the back of the lid 30 is liquefied is less likely to occur, and the required cooling capacity can be reduced. Thus, the refrigerator 40 can be replaced with a smaller one having a smaller capacity. In addition, the power consumption of the refrigerator 40 can be reduced.
Further, since the partition wall portion 50 is formed of a heat insulating material, it is possible to prevent the refrigerant gas in the partition wall portion 50 from being warmed by the outer refrigerant gas and impair the cooling efficiency, thereby enabling efficient cooling. It becomes.
Moreover, since the top plate portion 51 and the side wall portion 52 are neither in contact with or in close contact with the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44, the partition wall portion 50 is efficient over the entire surfaces of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44. It is possible to cool the refrigerant gas well.

その他、クライオスタット10は、蓋体30に電流リード91,91を固定装備し、蓋体30は冷媒容器20から取り外し可能であるため、超電導コイル90や冷媒容器20内へのアクセスが容易となり、メンテナンス性を向上させることが可能である。
さらに、蓋体30に電流リード91,91が設けられているが、隔壁部50による冷媒ガスの対流が押さえられるので、蓋体30そのものに対する冷却が押さえられ、その上面での結露が低減し、各電流リード91,91の絶縁低下の防止を実現することが可能となる。
また、冷媒容器20に収容する液体冷媒を液体窒素としているので、ヘリウムを冷媒とする場合よりも冷却温度を高く設定することができ、また、熱侵入の熱量の許容幅も大きくなるので、冷凍機40をより能力の小さい小型ものに替えることが可能となる。また、消費しやすく高価なヘリウムと異なり、液体窒素は消費を抑え安く廉価であることから、ランニングコストの低減を図ることも可能となる。
In addition, since the cryostat 10 is equipped with the current leads 91 and 91 fixed to the lid body 30 and the lid body 30 can be detached from the refrigerant container 20, access to the superconducting coil 90 and the refrigerant container 20 is facilitated and maintenance is performed. It is possible to improve the property.
Furthermore, although the current lead 91, 91 is provided on the lid 30, since the convection of the refrigerant gas by the partition wall 50 is suppressed, the cooling to the lid 30 itself is suppressed, and condensation on the upper surface is reduced, It is possible to prevent the insulation of the current leads 91 and 91 from being lowered.
Further, since the liquid refrigerant stored in the refrigerant container 20 is liquid nitrogen, the cooling temperature can be set higher than when helium is used as the refrigerant, and the allowable range of the heat amount of heat intrusion is increased. It becomes possible to replace the machine 40 with a smaller one having a smaller capacity. Also, unlike helium, which is easy to consume and expensive, liquid nitrogen is low in cost and low in consumption, so that it is possible to reduce running costs.

[隔壁部の他の例(1)]
図3は他の例としての隔壁部50Aを備えるクライオスタット10Aを一部省略して図示している。クライオスタット10Aにおいて隔壁部50A以外の構成についてはクライオスタット10と同一である。
この隔壁部50Aは、天板部51を有しておらず、上下が開口した円筒状の側壁部のみからなり、その上端部は蓋体30の下面に固着され、下端部は液体冷媒60の液面61の上限高さ近くまで延びた状態で垂下されている。また、この隔壁部50Aは前述した隔壁部50と同一材料から形成されている。また、この隔壁部50Aの内径は低温伝達部43及び熱交換器44の外径よりも幾分大きく且つこれらとの非接触状態を維持できる値に設定されている。
つまり、この隔壁部50Aは、蓋体30との協働により、冷凍機40の低温伝達部43及び熱交換器44を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽することができ、また、隔壁部50Aの下方から内側に入ってくる冷媒ガスが主に冷却され、液体冷媒に戻されるため、冷媒ガスの対流が発生し難くなり、液面と熱交換器44との間で小さな対流が主に生じる。従って、必要となる冷却能力を低減し、冷凍機40を小型化し、冷凍機40の電力消費の低減を図ることを可能とする。
また、上記隔壁部50Aを断熱材料で形成することで冷却効率を高めることが可能となる。
また、隔壁部50Aは、低温伝達部43と熱交換器44に接触又は密着していないので、低温伝達部43及び熱交換器44の表面全体で効率良く冷媒ガスの冷却を行うことが可能である。
また、隔壁部50Aは、円筒状の部材からなり、蓋体30に固着すれば良いので、製造及び組み立てが容易にとなる利点がある。
また、隔壁部50Aは、冷凍機40のシリンダ部41に支持される構造ではないので、当該シリンダ部41に負担を与えず、冷凍機40の耐久性の向上を図ることが可能となる。
[Other examples of partition wall (1)]
FIG. 3 shows a cryostat 10A having a partition wall portion 50A as another example with a part omitted. The configuration of the cryostat 10A other than the partition 50A is the same as that of the cryostat 10.
50 A of this partition part does not have the top-plate part 51, but consists only of the cylindrical side wall part opened up and down, the upper end part adheres to the lower surface of the cover body 30, and a lower end part is liquid refrigerant 60 It hangs down in a state extending to near the upper limit height of the liquid surface 61. The partition wall portion 50A is formed of the same material as the partition wall portion 50 described above. The inner diameter of the partition wall 50A is set to a value that is somewhat larger than the outer diameters of the low-temperature transfer section 43 and the heat exchanger 44 and can maintain a non-contact state with these.
That is, the partition wall portion 50A can shield the low-temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40 from the convection refrigerant gas from the periphery and above by cooperation with the lid 30. Since the refrigerant gas entering from the lower side of the partition wall 50A is mainly cooled and returned to the liquid refrigerant, the convection of the refrigerant gas hardly occurs, and a small convection between the liquid surface and the heat exchanger 44 occurs. Mainly occurs. Therefore, the required cooling capacity can be reduced, the refrigerator 40 can be downsized, and the power consumption of the refrigerator 40 can be reduced.
Moreover, it becomes possible to improve cooling efficiency by forming the said partition part 50A with a heat insulating material.
Further, since the partition wall portion 50A is not in contact with or in close contact with the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44, it is possible to efficiently cool the refrigerant gas over the entire surfaces of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44. is there.
Further, the partition wall portion 50A is made of a cylindrical member and may be fixed to the lid body 30. Therefore, there is an advantage that manufacture and assembly are facilitated.
Further, since the partition wall portion 50A is not structured to be supported by the cylinder portion 41 of the refrigerator 40, the durability of the refrigerator 40 can be improved without giving a load to the cylinder portion 41.

[隔壁部の他の例(2)]
図4は他の例としての隔壁部50Bを備えるクライオスタット10Bを一部省略して図示している。クライオスタット10Bにおいて隔壁部50B以外の構成についてはクライオスタット10と同一である。
この隔壁部50Bは、冷媒容器20内における液体冷媒60の液面61の上限高さより上側のほぼ全体の領域を埋める、隔壁部50はステンレス材、或いは、いわゆる発泡樹脂断熱材、例えば、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレンや、FRP、低温耐性のある樹脂等からなり、冷凍機40のシリンダ部41、低温伝達部43及び熱交換器44を挿通する上下に貫通した挿通穴53Bを有している。この隔壁部50Bは、その上端部は蓋体30の下面に固着され、下端部は液面61の上限高さの近くまで迫るようにその厚みが設定されている。
また、挿通穴53Bの内径は、低温伝達部43及び熱交換器44の外径よりも幾分大きく且つこれらとの非接触状態を維持できる値に設定されている。
また、その外周面は内側容器21の内面に対して多少の隙間が形成されており、これにより、蓋体30の取り外し等の作業性の向上を図っている。なお、冷媒ガスの対流防止の観点から、上記隙間は小さい方が良い。
また、隔壁部50Bには二つの電流リード91,91を通す貫通穴が形成されている。
[Other examples of partition walls (2)]
FIG. 4 shows a cryostat 10B having a partition wall 50B as another example with a part thereof omitted. The configuration of the cryostat 10B other than the partition 50B is the same as that of the cryostat 10.
The partition wall portion 50B fills almost the entire region above the upper limit height of the liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60 in the refrigerant container 20, and the partition wall portion 50 is made of stainless steel or a so-called foamed resin heat insulating material such as foamed polyurethane. It is made of foamed polyethylene, FRP, low temperature resistant resin, or the like, and has an insertion hole 53 </ b> B penetrating vertically through the cylinder portion 41, the low temperature transmission portion 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40. The partition 50B has an upper end fixed to the lower surface of the lid 30 and a lower end set to a thickness close to the upper limit height of the liquid surface 61.
Further, the inner diameter of the insertion hole 53B is set to a value that is somewhat larger than the outer diameters of the low-temperature transfer section 43 and the heat exchanger 44 and can maintain a non-contact state with these.
Further, a slight gap is formed on the outer peripheral surface with respect to the inner surface of the inner container 21, thereby improving workability such as removal of the lid 30. From the viewpoint of preventing convection of the refrigerant gas, the gap should be small.
In addition, a through hole through which the two current leads 91 and 91 are passed is formed in the partition wall portion 50B.

かかる構造により、隔壁部50Bは、冷凍機40の低温伝達部43及び熱交換器44を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽することができ、また、隔壁部50Bの下方から内側に入ってくる冷媒ガスが主に冷却され、液体冷媒に戻されるため、冷媒ガスの対流が発生し難くなり、液面と熱交換器44との間で小さな対流が主に生じる。従って、必要となる冷却能力を低減し、冷凍機40を小型化し、冷凍機40の電力消費の低減を図ることを可能とする。
また、隔壁部50Bは、低温伝達部43と熱交換器44に接触又は密着していないので、低温伝達部43及び熱交換器44の表面全体で効率良く冷媒ガスの冷却を行うことが可能である。
また、隔壁部50Bは、液体冷媒60の液面61より上の領域全体を埋めているので、蓋体30の下面に到達する冷媒ガスを極力低減し、冷媒ガス温度の上昇を効果的に抑制する。また、隔壁部50Bは、液体冷媒60の液面61より上の領域全体を埋めているので、液面から気化した冷媒ガスのほぼ全体が挿通穴53B内に導かれ、発生する冷媒ガスのほとんどを低温伝達部43及び熱交換器44にて冷却することができ、より高効率の冷却を行うことが可能となる。このため、さらに小型の冷凍機40を使用することが可能となる。
また、隔壁部50Bは、断熱材料からなるので、蓋体30からの熱侵入を効果的に防止することが可能である。また、隔壁部50Bは、冷媒ガスの対流の発生空間を埋めているので、対流を効果的に防止することが可能である。
なお、低温伝達部43の上面から蓋体30の下面までの空間も隔壁部50Bの断熱材料で埋めても良い。かかる構造により、低温伝達部43の上方への冷媒ガスの回り込み量を低減し、冷却効率を高めることが可能となる。なお、その場合、断熱材料と低温伝達部43の上面との間には隙間を設けることが望ましい。
With this structure, the partition wall 50B can shield the low-temperature transmission unit 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40 from the convection refrigerant gas from the periphery and from above, and from the lower side of the partition wall 50B to the inside. Since the incoming refrigerant gas is mainly cooled and returned to the liquid refrigerant, the convection of the refrigerant gas hardly occurs, and a small convection mainly occurs between the liquid surface and the heat exchanger 44. Therefore, the required cooling capacity can be reduced, the refrigerator 40 can be downsized, and the power consumption of the refrigerator 40 can be reduced.
Further, since the partition wall portion 50B is not in contact with or in close contact with the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44, it is possible to efficiently cool the refrigerant gas over the entire surfaces of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44. is there.
Moreover, since the partition 50B fills the entire region above the liquid level 61 of the liquid refrigerant 60, the refrigerant gas reaching the lower surface of the lid 30 is reduced as much as possible, and the rise in the refrigerant gas temperature is effectively suppressed. To do. Further, since the partition wall 50B fills the entire region above the liquid level 61 of the liquid refrigerant 60, almost the entire refrigerant gas vaporized from the liquid level is guided into the insertion hole 53B, and most of the generated refrigerant gas. Can be cooled by the low-temperature transfer section 43 and the heat exchanger 44, and more efficient cooling can be performed. For this reason, it becomes possible to use a further smaller refrigerator 40.
Moreover, since the partition part 50B consists of a heat insulating material, it is possible to prevent the heat | fever penetration | invasion from the cover body 30 effectively. Moreover, since the partition wall 50B fills the space for generating the convection of the refrigerant gas, it is possible to effectively prevent the convection.
In addition, the space from the upper surface of the low-temperature transmission part 43 to the lower surface of the lid 30 may be filled with the heat insulating material of the partition wall part 50B. With such a structure, it is possible to reduce the amount of refrigerant gas that wraps around the low-temperature transmission unit 43 and to increase the cooling efficiency. In this case, it is desirable to provide a gap between the heat insulating material and the upper surface of the low temperature transmission part 43.

[隔壁部の他の例(3)]
図5は他の例としての隔壁部50Cを備えるクライオスタット10Cを一部省略して図示している。クライオスタット10Cにおいて隔壁部50C以外の構成についてはクライオスタット10と同一である。
この隔壁部50Cは、熱交換器44の下部の周囲に設けられ、上下が開口した円筒状の側壁部52Cと、冷媒容器20内における側壁部52Cの上端位置より上側のほぼ全体の領域を埋める断熱ブロック54Cからなり、これらは隔壁部50と同一材料から形成されている。
側壁部52Cは、その上端部は断熱ブロック54Cの下面に固着され、下端部は液体冷媒60の液面61の上限高さ近くまで延びた状態で垂下されている。また、この側壁部52Cの内径は低温伝達部43及び熱交換器44の外径よりも幾分大きく且つこれらとの非接触状態を維持できる値に設定されている。
断熱ブロック54Cは、冷凍機40のシリンダ部41、低温伝達部43及び熱交換器44を挿通する上下に貫通した挿通穴53Cを有しており、側壁部52Cの内部と一体的に連通している。また、この断熱ブロック54Cは、その上端部は蓋体30の下面に固着され、下端部は側壁部52Cの上端部の高さとなるようにその厚みが設定されている。
なお、この隔壁部50Cの例では、側壁部52Cと断熱ブロック54Cがほぼ同じ厚さに設定されているが、これらの高さ比率は適宜変更しても良い。
また、断熱ブロック54Cの外周面は内側容器21の内面に対して多少の隙間が形成されており、これにより、蓋体30の取り外し等の作業性の向上を図っている。なお、冷媒ガスの対流防止の観点から、上記隙間は小さい方が良い。
また、断熱ブロック54Cには二つの電流リード91,91を通す貫通穴が形成されている。
[Other examples of partition walls (3)]
FIG. 5 shows a cryostat 10 </ b> C provided with a partition wall 50 </ b> C as another example, with a part omitted. The configuration of the cryostat 10C other than the partition 50C is the same as that of the cryostat 10.
The partition wall portion 50C is provided around the lower portion of the heat exchanger 44, and fills the substantially entire region above the upper end position of the side wall portion 52C in the refrigerant container 20 and the cylindrical side wall portion 52C having an open top and bottom. The heat insulating block 54C is made of the same material as that of the partition wall 50.
The upper end portion of the side wall portion 52C is fixed to the lower surface of the heat insulating block 54C, and the lower end portion is suspended in a state of extending to near the upper limit height of the liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60. Further, the inner diameter of the side wall portion 52C is set to a value that is somewhat larger than the outer diameters of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44 and can maintain a non-contact state with these.
The heat insulation block 54 </ b> C has an insertion hole 53 </ b> C penetrating vertically through the cylinder portion 41, the low temperature transfer portion 43, and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40, and communicates integrally with the inside of the side wall portion 52 </ b> C. Yes. Further, the heat insulating block 54C has an upper end fixed to the lower surface of the lid 30 and a thickness set so that the lower end is the height of the upper end of the side wall 52C.
In the example of the partition wall portion 50C, the side wall portion 52C and the heat insulating block 54C are set to substantially the same thickness, but the height ratio may be appropriately changed.
Further, the outer peripheral surface of the heat insulating block 54 </ b> C is formed with a slight gap with respect to the inner surface of the inner container 21, thereby improving workability such as removal of the lid 30. From the viewpoint of preventing convection of the refrigerant gas, the gap should be small.
The heat insulating block 54C is formed with a through hole through which the two current leads 91 and 91 are passed.

かかる構造により、隔壁部50Cは、冷凍機40の低温伝達部43及び熱交換器44を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽することができ、また、隔壁部50Cの下方から内側に入ってくる冷媒ガスが主に冷却され、液体冷媒に戻されるため、冷媒ガスの対流が発生し難くなり、液面と熱交換器44との間で小さな対流が主に生じる。従って、必要となる冷却能力を低減し、冷凍機40を小型化し、冷凍機40の電力消費の低減を図ることを可能とする。
また、隔壁部50Cは、低温伝達部43と熱交換器44に接触又は密着していないので、低温伝達部43及び熱交換器44の表面全体で効率良く冷媒ガスの冷却を行うことが可能である。
また、断熱ブロック54Cは、蓋体30の下側の領域全体を埋めているので、蓋体30の下面に到達する冷媒ガスを極力低減し、冷媒ガス温度の上昇を効果的に抑制する。また、断熱ブロック54Cは、断熱材料からなるので、蓋体30からの熱侵入を効果的に防止することが可能である。これにより、冷媒ガスの対流の発生を効果的に抑制し、冷媒ガスの冷却を効果的に行うことが可能となる。このため、冷凍機40の小型化を図ることが可能となる。また、隔壁部50Cは、冷媒ガスの対流の発生空間を広範囲で埋めているので、対流を効果的に防止することが可能である。
なお、低温伝達部43の上面から蓋体30の下面までの空間も隔壁部50Cの断熱材料で埋めても良い。かかる構造により、低温伝達部43の上方への冷媒ガスの回り込み量を低減し、液面に対する熱回収の交換率を高めることが可能となる。なお、その場合、断熱材料と低温伝達部43の上面との間には隙間を設けることが望ましい。
With this structure, the partition wall portion 50C can shield the low-temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40 from the convection refrigerant gas from the periphery and from above, and from the lower side of the partition wall portion 50C to the inside. Since the incoming refrigerant gas is mainly cooled and returned to the liquid refrigerant, the convection of the refrigerant gas hardly occurs, and a small convection mainly occurs between the liquid surface and the heat exchanger 44. Therefore, the required cooling capacity can be reduced, the refrigerator 40 can be downsized, and the power consumption of the refrigerator 40 can be reduced.
Further, since the partition wall portion 50C is not in contact with or in close contact with the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44, it is possible to efficiently cool the refrigerant gas over the entire surface of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44. is there.
Further, since the heat insulating block 54C fills the entire region below the lid body 30, the refrigerant gas reaching the lower surface of the lid body 30 is reduced as much as possible, and the rise in the refrigerant gas temperature is effectively suppressed. Further, since the heat insulating block 54C is made of a heat insulating material, it is possible to effectively prevent heat from entering from the lid 30. Thereby, generation | occurrence | production of the convection of refrigerant | coolant gas can be suppressed effectively, and it becomes possible to cool refrigerant gas effectively. For this reason, the refrigerator 40 can be downsized. Further, since the partition wall portion 50C fills the convection generation space of the refrigerant gas over a wide range, it is possible to effectively prevent convection.
In addition, the space from the upper surface of the low-temperature transmission part 43 to the lower surface of the lid 30 may be filled with the heat insulating material of the partition wall part 50C. With such a structure, it is possible to reduce the amount of refrigerant gas that circulates above the low-temperature transmission unit 43 and increase the heat recovery exchange rate for the liquid level. In this case, it is desirable to provide a gap between the heat insulating material and the upper surface of the low temperature transmission part 43.

[隔壁部の他の例(4)]
図6は他の例としての隔壁部50Dを備えるクライオスタット10Dを一部省略して図示している。クライオスタット10Dにおいて隔壁部50D以外の構成についてはクライオスタット10と同一である。
この隔壁部50Dは、天板部51を有しておらず、上下が開口した円筒状の側壁部52Dと、側壁部52Dの下端部から内側容器21の内周面までの全域を覆う底板部55Dを備え、この隔壁部50Dの全体は前述した隔壁部50と同一材料から形成されている。
上記側壁部52Dの上端部は蓋体30の下面に固着され、下端部は液体冷媒60の液面61の上限高さの近くまで垂下されている。また、この側壁部52Dの内径は低温伝達部43及び熱交換器44の外径よりも幾分大きく且つこれらとの非接触状態を維持できる値に設定されている。
また、底板部55Dは、側壁部52Dの下端部から外側に向かって内側容器21の内面近くまで広がっており、熱交換器44の直下となる部分を除いて、液体冷媒60の液面61の全体を覆っている。なお、底板部55Dの外周は内側容器21の内面との間に隙間を形成しているが、当該隙間は冷媒ガスの対流を生じさせるのでより狭くすることが望ましい。
また、隔壁部50Dの底板部55Dには二つの電流リード91,91を通す貫通穴が形成されている。
[Other examples of partition walls (4)]
FIG. 6 shows a cryostat 10D having a partition 50D as another example, with a part omitted. The configuration of the cryostat 10D other than the partition 50D is the same as that of the cryostat 10.
The partition wall portion 50D does not have the top plate portion 51, and has a cylindrical side wall portion 52D that is open at the top and bottom, and a bottom plate portion that covers the entire area from the lower end portion of the side wall portion 52D to the inner peripheral surface of the inner container 21. 55D, and the entirety of the partition wall portion 50D is formed of the same material as that of the partition wall portion 50 described above.
The upper end portion of the side wall portion 52 </ b> D is fixed to the lower surface of the lid body 30, and the lower end portion is suspended to near the upper limit height of the liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60. Further, the inner diameter of the side wall 52D is set to a value that is somewhat larger than the outer diameters of the low temperature transfer section 43 and the heat exchanger 44 and can maintain a non-contact state with these.
Further, the bottom plate portion 55D extends outward from the lower end portion of the side wall portion 52D to the vicinity of the inner surface of the inner container 21, and excludes the portion directly below the heat exchanger 44, so that the liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60 has a liquid surface 61. Covers the whole. In addition, although the outer periphery of bottom plate part 55D forms the clearance gap between the inner surfaces of the inner side container 21, since the said clearance gap produces the convection of refrigerant | coolant gas, it is desirable to make it narrower.
In addition, a through hole through which the two current leads 91 and 91 are passed is formed in the bottom plate portion 55D of the partition wall portion 50D.

かかる構造により、隔壁部50Dは、冷凍機40の低温伝達部43及び熱交換器44を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽することができ、また、隔壁部50Dの下方から内側に入ってくる冷媒ガスが主に冷却され、液体冷媒に戻されるため、冷媒ガスの対流が発生し難くなり、液面と熱交換器44との間で小さな対流が主に生じる。従って、必要となる冷却能力を低減し、冷凍機40を小型化し、冷凍機40の電力消費の低減を図ることを可能とする。
また、隔壁部50Dは、低温伝達部43と熱交換器44に接触又は密着していないので、低温伝達部43及び熱交換器44の表面全体で効率良く冷媒ガスの冷却を行うことが可能である。
また、隔壁部50Dは、底板部55Dが液体冷媒60の液面61のほぼ全体を覆っているので、蓋体30の下面に到達する冷媒ガスを極力低減し、冷媒ガス温度の上昇を効果的に抑制する。また、底板部55Dにより、液面から気化した冷媒ガスのほぼ全体が側壁部52Dの内側に導かれ、発生する冷媒ガスのほとんどを低温伝達部43及び熱交換器44にて冷却することができ、液面に対する熱回収の交換率を高めることが可能となる。このため、さらに小型の冷凍機40を使用することが可能となる。
なお、低温伝達部43の上面から蓋体30の下面までの空間も隔壁部50Dの断熱材料で埋めても良い。かかる構造により、低温伝達部43の上方への冷媒ガスの回り込み量を低減し、液面に対する熱回収の交換率を高めることが可能となる。なお、その場合、断熱材料と低温伝達部43の上面との間には隙間を設けることが望ましい。
また、或いは、隔壁部50Dの側壁部52Dの上端部に、隔壁部50と同様に天板部51を設け、当該天板部51により、隔壁部50D全体を冷凍機40のシリンダ部41に固定支持させる構造としても良い。この場合も、低温伝達部43の上方への冷媒ガスの回り込み量を低減し、液面に対する熱回収の交換率を高めることが可能となる。
With this structure, the partition wall portion 50D can shield the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40 from the convection refrigerant gas from the periphery and from above, and from the lower side of the partition wall portion 50D to the inside. Since the incoming refrigerant gas is mainly cooled and returned to the liquid refrigerant, the convection of the refrigerant gas hardly occurs, and a small convection mainly occurs between the liquid surface and the heat exchanger 44. Therefore, the required cooling capacity can be reduced, the refrigerator 40 can be downsized, and the power consumption of the refrigerator 40 can be reduced.
Further, since the partition wall portion 50D is not in contact with or in close contact with the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44, it is possible to efficiently cool the refrigerant gas over the entire surface of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44. is there.
In addition, since the bottom plate portion 55D covers almost the entire liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60, the partition wall portion 50D reduces the refrigerant gas reaching the lower surface of the lid 30 as much as possible, and effectively increases the refrigerant gas temperature. To suppress. Further, almost all of the refrigerant gas evaporated from the liquid surface is guided to the inside of the side wall portion 52D by the bottom plate portion 55D, and most of the generated refrigerant gas can be cooled by the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44. It becomes possible to increase the exchange rate of heat recovery for the liquid level. For this reason, it becomes possible to use a further smaller refrigerator 40.
In addition, the space from the upper surface of the low-temperature transmission part 43 to the lower surface of the lid 30 may be filled with the heat insulating material of the partition wall part 50D. With such a structure, it is possible to reduce the amount of refrigerant gas that circulates above the low-temperature transmission unit 43 and increase the heat recovery exchange rate for the liquid level. In this case, it is desirable to provide a gap between the heat insulating material and the upper surface of the low temperature transmission part 43.
Alternatively, a top plate portion 51 is provided at the upper end of the side wall portion 52D of the partition wall portion 50D in the same manner as the partition wall portion 50, and the entire partition wall portion 50D is fixed to the cylinder portion 41 of the refrigerator 40 by the top plate portion 51. It is good also as a structure to support. Also in this case, it is possible to reduce the amount of the refrigerant gas that circulates above the low temperature transmission unit 43 and increase the heat recovery exchange rate with respect to the liquid level.

[隔壁部の他の例(5)]
図7と図8とは、それぞれ、他の例としての隔壁部50E,50Fを備えるクライオスタット10E,10Fを一部省略して図示している。クライオスタット10E及び10Fにおいて隔壁部50E及び50F以外の構成についてはクライオスタット10と同一である。
これらの隔壁部50E,50Fは、いずれも、冷凍機40のシリンダ部41,低温伝達部43及び熱交換器44の周囲を囲繞する側壁部からなり、当該側壁部の上端部は蓋体30の下面に固着され、当該側壁部の下端部は下方に向かうに従って拡径して、内側容器21の内面に近接している。また、隔壁部50E,50Fの下端部は液体冷媒60の液面61の上限高さ近くまで下方に延びている。
また、これらの隔壁部50E,50Fは前述した隔壁部50と同一材料から形成されており、これらの隔壁部50E,50Fの上端部の内径はシリンダ部41の外径よりも幾分大きく設定され且つシリンダ部41との非接触状態を維持できる値に設定されている。また、隔壁部50E,50Fの下端部の外周は内側容器21の内面との間に隙間を形成しているが、当該隙間は冷媒ガスの対流を生じさせるのでより狭くすることが望ましい。
そして、隔壁部50Eはストレートに傾斜して拡径する形状であり、隔壁部50Fはその断面形状が内側に凹となるように湾曲して拡径する形状となっている。
また、隔壁部50E,50Fにはいずれも二つの電流リード91,91を通す貫通穴が形成されている。
[Other examples of partition walls (5)]
FIGS. 7 and 8 illustrate the cryostats 10E and 10F including the partition walls 50E and 50F as other examples, respectively, with a part omitted. The configurations of the cryostats 10E and 10F other than the partition walls 50E and 50F are the same as those of the cryostat 10.
These partition walls 50E and 50F are each composed of a side wall portion surrounding the cylinder portion 41, the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40, and the upper end portion of the side wall portion is the lid 30. The lower end portion of the side wall portion is fixed to the lower surface, and the diameter of the side wall portion increases toward the lower side and is close to the inner surface of the inner container 21. The lower end portions of the partition portions 50E and 50F extend downward to near the upper limit height of the liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60.
The partition walls 50E and 50F are made of the same material as the partition wall 50 described above, and the inner diameters of the upper ends of the partition walls 50E and 50F are set somewhat larger than the outer diameter of the cylinder part 41. And it is set to a value that can maintain a non-contact state with the cylinder portion 41. Moreover, although the outer periphery of the lower end part of the partition parts 50E and 50F forms the clearance gap between the inner surfaces of the inner side container 21, since the said clearance gap produces the convection of refrigerant gas, it is desirable to make it narrower.
The partition wall 50E has a shape that is straightly inclined and expands in diameter, and the partition wall 50F has a shape that is curved and expanded in diameter so that the cross-sectional shape is concave inward.
Further, the partition walls 50E and 50F are formed with through holes through which the two current leads 91 and 91 are passed.

かかる構造により、隔壁部50E,50Fは、冷凍機40の低温伝達部43及び熱交換器44を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽することができ、また、隔壁部50E,50Fの下方から内側に入ってくる冷媒ガスが主に冷却され、液体冷媒に戻されるため、冷媒ガスの対流が発生し難くなり、液面と熱交換器44との間で小さな対流が主に生じる。従って、必要となる冷却能力を低減し、冷凍機40を小型化し、冷凍機40の電力消費の低減を図ることを可能とする。
また、隔壁部50E,50Fは、低温伝達部43と熱交換器44に接触又は密着していないので、低温伝達部43及び熱交換器44の表面全体で効率良く冷媒ガスの冷却を行うことが可能である。
また、隔壁部50E,50Fは、その下端部が液体冷媒60の液面61のほぼ全体を覆っているので、蓋体30の下面に到達する冷媒ガスを極力低減し、冷媒ガス温度の上昇を効果的に抑制する。また、その下端部により、液面から気化した冷媒ガスのほぼ全体を低温伝達部43及び熱交換器44に導いて冷却することができ、液面に対する熱回収の交換率を高めることが可能となる。このため、さらに小型の冷凍機40を使用することが可能となる。
また、隔壁部50E,50Fは、その下端部が拡径している形状であり、その外周面は内側容器21の内面に対して多少の隙間が形成されており、これにより、蓋体30の取り外し等の作業性の向上を図っている。なお、冷媒ガスの対流防止の観点から、上記隙間は小さい方が良い。
なお、隔壁部50E,50Fの上端部に、隔壁部50と同様に天板部51を設け、当該天板部51により、隔壁部50E,50F全体を冷凍機40のシリンダ部41に固定支持させる構造としても良い。かかる構造により、低温伝達部43の上方への冷媒ガスの回り込み量を低減し、液面に対する熱回収の交換率を高めることが可能となる。
With this structure, the partition portions 50E and 50F can shield the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40 from the convective refrigerant gas from the periphery and from above, and the partition portions 50E and 50F. The refrigerant gas entering from the lower side is mainly cooled and returned to the liquid refrigerant, so that the convection of the refrigerant gas hardly occurs and a small convection mainly occurs between the liquid surface and the heat exchanger 44. . Therefore, the required cooling capacity can be reduced, the refrigerator 40 can be downsized, and the power consumption of the refrigerator 40 can be reduced.
Moreover, since the partition walls 50E and 50F are not in contact with or in close contact with the low temperature transfer section 43 and the heat exchanger 44, the cooling gas can be efficiently cooled over the entire surfaces of the low temperature transfer section 43 and the heat exchanger 44. Is possible.
Further, since the lower end portions of the partition walls 50E and 50F cover almost the entire liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60, the refrigerant gas reaching the lower surface of the lid body 30 is reduced as much as possible to increase the refrigerant gas temperature. Effectively suppress. In addition, the lower end portion can cool almost all of the refrigerant gas evaporated from the liquid level to the low-temperature transfer section 43 and the heat exchanger 44, and can increase the exchange rate of heat recovery with respect to the liquid level. Become. For this reason, it becomes possible to use a further smaller refrigerator 40.
In addition, the partition walls 50E and 50F have a shape in which the lower end portion is enlarged in diameter, and the outer peripheral surface is formed with a slight gap with respect to the inner surface of the inner container 21, thereby The workability such as removal is improved. From the viewpoint of preventing convection of the refrigerant gas, the gap should be small.
In addition, the top plate part 51 is provided in the upper end part of the partition parts 50E and 50F similarly to the partition part 50, and the partition parts 50E and 50F are fixedly supported by the cylinder part 41 of the refrigerator 40 by the top plate part 51. It is good also as a structure. With such a structure, it is possible to reduce the amount of refrigerant gas that circulates above the low-temperature transmission unit 43 and increase the heat recovery exchange rate for the liquid level.

[隔壁部の他の例(6)]
図9は他の例としての隔壁部50Gを備えるクライオスタット10Gを一部省略して図示している。クライオスタット10Gにおいて隔壁部50G以外の構成についてはクライオスタット10と同一である。
この隔壁部50Gは、前述した隔壁部50と、隔壁部50の外周から内側容器21の内周面に至るまでのほぼ全体の領域を埋める断熱材53Gとから構成されている。
断熱材53Gの穴径は隔壁部50の外径と略一致し、断熱材53Gの内周面と隔壁部50の外周面とが隙間なく密着している。
また、断熱材53Gは、その上端面は蓋体30の下面に密着し、下端面は隔壁部50の高さ方向の中間位置より幾分下に位置している。なお、この断熱材53Gの下端部の高さは適宜変更しても良い。例えば、より液面近くとしても良い。
また、断熱材53Gの外周面は内側容器21の内面に対して多少の隙間が形成されており、これにより、蓋体30の取り外し等の作業性の向上を図っている。なお、冷媒ガスの対流防止の観点から、上記隙間は小さい方が良い。
また、断熱材53Gには二つの電流リード91,91を通す貫通穴が形成されている。
また、この断熱材53Gは、隔壁部50若しくは蓋体30の何れか一方又は双方に対して固着して一体的に連結しても良い。
[Other examples of partition wall (6)]
FIG. 9 shows a cryostat 10G having a partition wall portion 50G as another example with a part thereof omitted. The configuration of the cryostat 10G other than the partition 50G is the same as that of the cryostat 10.
The partition wall portion 50G includes the partition wall portion 50 described above and a heat insulating material 53G that fills almost the entire region from the outer periphery of the partition wall portion 50 to the inner peripheral surface of the inner container 21.
The hole diameter of the heat insulating material 53G substantially coincides with the outer diameter of the partition wall portion 50, and the inner peripheral surface of the heat insulating material 53G and the outer peripheral surface of the partition wall portion 50 are in close contact with each other without a gap.
Further, the upper end surface of the heat insulating material 53G is in close contact with the lower surface of the lid body 30, and the lower end surface is located somewhat below the intermediate position in the height direction of the partition wall 50. In addition, you may change suitably the height of the lower end part of this heat insulating material 53G. For example, it may be closer to the liquid level.
Further, the outer peripheral surface of the heat insulating material 53G is formed with a slight gap with respect to the inner surface of the inner container 21, thereby improving workability such as removal of the lid 30. From the viewpoint of preventing convection of the refrigerant gas, the gap should be small.
Further, a through hole through which the two current leads 91 and 91 are passed is formed in the heat insulating material 53G.
Further, the heat insulating material 53G may be fixedly connected to one or both of the partition wall 50 and the lid 30 and integrally connected.

かかる構造により、隔壁部50Gは、冷凍機40の低温伝達部43及び熱交換器44を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽することができ、また、隔壁部50の下方から内側に入ってくる冷媒ガスが主に冷却され、液体冷媒に戻されるため、冷媒ガスの対流が発生し難くなり、液面と熱交換器44との間で小さな対流が主に生じる。従って、必要となる冷却能力を低減し、冷凍機40を小型化し、冷凍機40の電力消費の低減を図ることを可能とする。
また、隔壁部50Gは、低温伝達部43と熱交換器44に接触又は密着していないので、低温伝達部43及び熱交換器44の表面全体で効率良く冷媒ガスの冷却を行うことが可能である。
また、断熱材53Gは、蓋体30の下側の領域全体を埋めているので、蓋体30の下面に到達する冷媒ガスを極力低減し、冷媒ガス温度の上昇を効果的に抑制する。また、断熱材53Gは、断熱材料からなるので、蓋体30からの熱侵入を効果的に防止することが可能である。これにより、冷媒ガスの対流の発生を効果的に抑制し、冷媒ガスの冷却を効果的に行うことが可能となる。このため、冷凍機40の小型化を図ることが可能となる。また、断熱材53Gは、冷媒ガスの対流の発生空間を広範囲で埋めているので、対流を効果的に防止することが可能である。
With this structure, the partition wall part 50G can shield the low-temperature transmission part 43 and the heat exchanger 44 of the refrigerator 40 from the convection refrigerant gas from the periphery and from above, and from the lower side of the partition wall part 50 to the inside. Since the incoming refrigerant gas is mainly cooled and returned to the liquid refrigerant, the convection of the refrigerant gas hardly occurs, and a small convection mainly occurs between the liquid surface and the heat exchanger 44. Therefore, the required cooling capacity can be reduced, the refrigerator 40 can be downsized, and the power consumption of the refrigerator 40 can be reduced.
Further, since the partition wall portion 50G is not in contact with or in close contact with the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44, it is possible to efficiently cool the refrigerant gas over the entire surfaces of the low temperature transfer portion 43 and the heat exchanger 44. is there.
Further, since the heat insulating material 53G fills the entire region below the lid body 30, the refrigerant gas reaching the lower surface of the lid body 30 is reduced as much as possible, and the rise in the refrigerant gas temperature is effectively suppressed. Moreover, since the heat insulating material 53G is made of a heat insulating material, it is possible to effectively prevent heat from entering from the lid 30. Thereby, generation | occurrence | production of the convection of refrigerant | coolant gas can be suppressed effectively, and it becomes possible to cool refrigerant gas effectively. For this reason, the refrigerator 40 can be downsized. Further, since the heat insulating material 53G fills the convection generation space of the refrigerant gas over a wide range, it is possible to effectively prevent convection.

[その他]
なお、上述した隔壁部50〜50Gは、低温伝達部43に熱交換器44を設けない冷凍機に適用することも可能である。その場合には、冷凍機40の低温伝達部43の底面高さを液体冷媒60の液面61の上限高さに近接し且つ幾分上方とすることが望ましい。
また、上述した冷凍機40は、冷凍機GM冷凍機以外の他の蓄冷式の冷凍機や蓄冷式以外の冷凍機を利用することも可能である。
さらに、上述した冷却容器としてのクライオスタット10〜10Gが冷却を行う被冷却物は、超電導コイルに限らず、その他のあらゆる超電導機器を対象とすることが可能である。
[Others]
In addition, the partition parts 50 to 50G described above can be applied to a refrigerator in which the heat exchanger 44 is not provided in the low temperature transmission part 43. In that case, it is desirable that the bottom surface height of the low-temperature transmission unit 43 of the refrigerator 40 is close to the upper limit height of the liquid surface 61 of the liquid refrigerant 60 and somewhat above.
Moreover, the refrigerator 40 mentioned above can also utilize other cold storage type refrigerators other than freezer GM refrigerator, and refrigerators other than a cold storage type.
Further, the object to be cooled by the cryostat 10 to 10G as the cooling container described above is not limited to the superconducting coil but can be any other superconducting device.

[性能比較]
図10は上記比較例のクライオスタット10X(以下、図2のクライオスタットとする)における冷媒容器20内の冷媒ガス温度Th1、液体冷媒温度Th2、熱交換器44の表面温度Th3の温度変化(摂氏)及び内部圧力の変化Phを示した線図であり、図11はクライオスタット10(図1のクライオスタットとする)における冷媒容器20内の冷媒ガス温度Tj1、液体冷媒液面温度Tj2、熱交換器44の表面温度Tj3の温度変化(摂氏)及び内部圧力の変化Pjを示した線図である。また、発明を適用した他の例として図9に示すクライオスタット10Gを用意し、これによる冷媒容器20内の冷媒ガス温度Tk1、液体冷媒液面温度Tk2、熱交換器44の表面温度Tk3の温度変化(摂氏)及び内部圧力の変化Pkの線図を図12に示す。なお、これらのクライオスタットは装置における各温度の測定位置を同一とし、冷媒ガスの圧力Ph1、Pj1、Pk1は、槽内の同一位置で測定を行っている。
なお、上記各クライオスタット10,10X、10Gにおける冷媒ガス温度の測定位置は、冷却部とリード線91の間の位置であって、高さとしては図9に示す断熱材53Gの直下となる程度の高さである。
[Performance comparison]
FIG. 10 shows the temperature change (in degrees Celsius) of the refrigerant gas temperature Th1, the liquid refrigerant temperature Th2, and the surface temperature Th3 of the heat exchanger 44 in the refrigerant container 20 in the cryostat 10X of the comparative example (hereinafter referred to as the cryostat of FIG. 2). FIG. 11 is a diagram showing a change Ph of the internal pressure, and FIG. 11 shows the refrigerant gas temperature Tj1, the liquid refrigerant liquid surface temperature Tj2, the surface of the heat exchanger 44 in the refrigerant container 20 in the cryostat 10 (referred to as the cryostat in FIG. 1). It is the diagram which showed the temperature change (Celsius) of temperature Tj3, and the change Pj of internal pressure. As another example to which the invention is applied, a cryostat 10G shown in FIG. 9 is prepared, and the temperature change of the refrigerant gas temperature Tk1, the liquid refrigerant liquid surface temperature Tk2, and the surface temperature Tk3 of the heat exchanger 44 in the refrigerant container 20 due to this is prepared. A diagram of (Celsius) and internal pressure change Pk is shown in FIG. These cryostats have the same measurement position for each temperature in the apparatus, and the refrigerant gas pressures Ph1, Pj1, and Pk1 are measured at the same position in the tank.
In addition, the measurement position of the refrigerant gas temperature in each of the cryostats 10, 10X, and 10G is a position between the cooling unit and the lead wire 91, and the height is just below the heat insulating material 53G shown in FIG. It is height.

図10に示すように図2のクライオスタットでは、冷媒ガスの温度は、液体冷媒の温度変化に追従して+10度程度の差を維持しつつ同様に冷却が行われているが、図1のクライオスタットと図9のクライオスタットでは、図11及び図12に示すように、液体冷媒が緩やかに冷却されるのに対して冷媒ガスは当初のみ冷却され、途中からは冷却が進まずむしろ緩やかに温度上昇が生じているのが分かる。
つまり、図2のクライオスタットでは冷媒ガスの対流が生じて冷凍機40から離れた冷媒ガスまで冷却が行われており、図1のクライオスタットと図9のクライオスタットでは冷媒ガスの対流が生じないため、冷凍機40から離れている場所では冷媒ガスは冷却されず、冷媒ガス温度が上昇に転じていることが観測された。
つまり、クライオスタット10では、液体冷媒は正常に温度が低下していくことから、隔壁部50の外側の冷媒ガスは冷却が進まないが、隔壁部50内では冷媒ガスが適正に冷却されて液体冷媒に戻されていることが分かる。
また、図1のクライオスタットと図9のクライオスタットとで冷媒ガスの温度を比較した場合、図9のクライオスタットの方が液体冷媒や熱交換器との温度差が大きく、また、温度の上昇率も若干高くなっている。つまり、図9のクライオスタットでは、その隔壁部50Gが断熱材53G(図9参照)を備えているので、
より効果的に冷媒ガスの対流が抑制され、冷凍機40から離れている場所では冷媒ガス温度が上昇しやすく、その一方で、冷凍機40の冷却部は液体冷媒に対してより効率良く冷却を行っていることが観測された。
また、図2のクライオスタットに比べて図1のクライオスタットは、液体冷媒が効率的に冷却されるので冷媒ガスの液化が進み、冷媒ガスの圧力が時間と共に効率良く低下しており、図9のクライオスタットは、液体冷媒がより効率的に冷却されるので、冷媒ガスの圧力がより顕著に低下観測された。
As shown in FIG. 10, in the cryostat of FIG. 2, the temperature of the refrigerant gas is similarly cooled while maintaining a difference of about +10 degrees following the temperature change of the liquid refrigerant, but the cryostat of FIG. In the cryostat of FIG. 9, as shown in FIGS. 11 and 12, the liquid refrigerant is slowly cooled, whereas the refrigerant gas is cooled only at the beginning, and the temperature does not advance from the middle but rather rises gradually. You can see it happening.
That is, in the cryostat of FIG. 2, convection of the refrigerant gas is generated and cooling is performed to the refrigerant gas away from the refrigerator 40, and no convection of the refrigerant gas is generated in the cryostat of FIG. 1 and the cryostat of FIG. It was observed that the refrigerant gas was not cooled in a place away from the machine 40 and the refrigerant gas temperature started to rise.
That is, in the cryostat 10, the temperature of the liquid refrigerant is normally lowered, so that the cooling of the refrigerant gas outside the partition wall portion 50 does not proceed, but the refrigerant gas is appropriately cooled in the partition wall portion 50 and the liquid refrigerant. You can see that it has been returned to.
Further, when the refrigerant gas temperature is compared between the cryostat of FIG. 1 and the cryostat of FIG. 9, the temperature difference of the cryostat of FIG. 9 is larger than that of the liquid refrigerant and the heat exchanger, and the rate of temperature increase is also slightly higher. It is high. That is, in the cryostat of FIG. 9, the partition wall portion 50G includes the heat insulating material 53G (see FIG. 9).
The convection of the refrigerant gas is more effectively suppressed, and the refrigerant gas temperature tends to rise in a place away from the refrigerator 40, while the cooling unit of the refrigerator 40 cools the liquid refrigerant more efficiently. It was observed that it was going.
Further, in the cryostat of FIG. 1, the liquid refrigerant is efficiently cooled compared to the cryostat of FIG. 2, so that the liquefaction of the refrigerant gas proceeds and the pressure of the refrigerant gas efficiently decreases with time. Since the liquid refrigerant was cooled more efficiently, the refrigerant gas pressure was observed to decrease more remarkably.

10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G クライオスタット(冷却容器)
20 冷媒容器
30 蓋体
40 冷凍機
43 低温伝達部(冷却部)
44 熱交換器(冷却部)
50,50A,50B,50C,50D,50E,50F 隔壁部
51 天板部
52,52C側壁部
52D 側壁部
53G 断熱材
54C 断熱ブロック
55D 底板部
60 液体冷媒
61 液面
90 超電導コイル(超電導機器)
91,91 電流リード
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G Cryostat (cooling vessel)
20 Refrigerant container 30 Lid 40 Refrigerator 43 Low temperature transmission part (cooling part)
44 Heat exchanger (cooling part)
50, 50A, 50B, 50C, 50D, 50E, 50F Partition part 51 Top plate part 52, 52C Side wall part 52D Side wall part 53G Thermal insulation material 54C Thermal insulation block 55D Bottom plate part 60 Liquid refrigerant 61 Liquid surface 90 Superconducting coil (superconducting equipment)
91,91 Current lead

Claims (9)

内側容器と外側容器とを有し、これら相互間が真空断熱されると共に上部が開口した冷媒容器と、
前記冷媒容器の開口を閉塞可能な蓋体と、
前記蓋体に支持された冷凍機と、
を備え、
前記冷媒容器の内側容器内に液体冷媒が収容され、
前記冷凍機は前記蓋体を貫通し、
前記冷凍機の冷却部は、前記内側容器内の液体冷媒の液面上方で垂下支持され、
前記内側容器内おいて、前記垂下支持された冷却部を、その周囲及び上方からの対流する冷媒ガスから遮蔽する隔壁部を備えることを特徴とする冷却容器。
A refrigerant container having an inner container and an outer container, vacuum-insulated between them and having an open top;
A lid capable of closing the opening of the refrigerant container;
A refrigerator supported by the lid;
With
Liquid refrigerant is contained in the inner container of the refrigerant container,
The refrigerator passes through the lid,
The cooling unit of the refrigerator is supported drooping above the liquid refrigerant level in the inner container,
A cooling container, comprising a partition wall part that shields the hanging cooling part from the convection refrigerant gas from the periphery and above in the inner container.
前記隔壁部は、前記冷凍機又は前記蓋体に固定され、かつ前記冷却部の周囲を覆う側壁部を有すること特徴とする請求項1記載の冷却容器。   The cooling container according to claim 1, wherein the partition wall has a side wall fixed to the refrigerator or the lid and covering the periphery of the cooling unit. 前記隔壁部は、前記冷却部の上方を覆う天板部を有することを特徴とする請求項2記載の冷却容器。   The cooling container according to claim 2, wherein the partition wall has a top plate that covers the cooling unit. 前記側壁部の上端部は前記蓋体の下面に接しており、当該側壁部と前記蓋体との協働により前記冷却部の周囲及び上方を囲繞することを特徴とする請求項2記載の冷却容器。   3. The cooling according to claim 2, wherein an upper end portion of the side wall portion is in contact with a lower surface of the lid body, and surrounds and surrounds the cooling portion by cooperation of the side wall portion and the lid body. container. 前記冷凍機の冷却部の周囲を前記内部容器の内壁に至る範囲まで断熱材で満たすことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の冷却容器。   The cooling container according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling unit of the refrigerator is filled with a heat insulating material up to a range reaching the inner wall of the inner container. 前記断熱材は、前記蓋体又は前記隔壁部に固定されていることを特徴とする請求項5記載の冷却容器。   The cooling container according to claim 5, wherein the heat insulating material is fixed to the lid body or the partition wall. 前記隔壁部の側壁部が、下方に向かうに従って拡径する形状であることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の冷却容器。   5. The cooling container according to claim 2, wherein the side wall of the partition wall has a shape that increases in diameter as it goes downward. 前記液体冷媒を液体窒素としたことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の冷却容器。   The cooling container according to any one of claims 1 to 7, wherein the liquid refrigerant is liquid nitrogen. 前記超電導機器に通電を行うための電流リードが前記蓋体に貫通装備されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の冷却容器。   The cooling container according to any one of claims 1 to 8, wherein a current lead for energizing the superconducting device is provided through the lid.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013245907A (en) * 2012-05-29 2013-12-09 Furukawa Electric Co Ltd:The Cooling container
EP3726545A1 (en) * 2019-04-16 2020-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Bath cryostat for a superconducting device having reduced convection
JPWO2021176604A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-10

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143922A (en) * 1999-11-11 2001-05-25 Toshiba Corp Superconducting magnet and circuit for protecting the same
JP2002005552A (en) * 2000-06-21 2002-01-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The Cold-generating equipment and cooling apparatus in which superconductivity is applied for cooling through use of the equipment
JP2009283679A (en) * 2008-05-22 2009-12-03 Toshiba Corp Cooling container and superconducting device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143922A (en) * 1999-11-11 2001-05-25 Toshiba Corp Superconducting magnet and circuit for protecting the same
JP2002005552A (en) * 2000-06-21 2002-01-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The Cold-generating equipment and cooling apparatus in which superconductivity is applied for cooling through use of the equipment
JP2009283679A (en) * 2008-05-22 2009-12-03 Toshiba Corp Cooling container and superconducting device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013245907A (en) * 2012-05-29 2013-12-09 Furukawa Electric Co Ltd:The Cooling container
EP3726545A1 (en) * 2019-04-16 2020-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Bath cryostat for a superconducting device having reduced convection
JPWO2021176604A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-10
WO2021176604A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-10 三菱電機株式会社 Superconducting electromagnet device
JP7282254B2 (en) 2020-03-04 2023-05-26 三菱電機株式会社 Superconducting electromagnet device

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