JP2022124111A - Cryogenic refrigerator and thermal switch for cryogenic device - Google Patents

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Kenta Demura
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Abstract

To shorten initial cooling time of a cryogenic device.SOLUTION: A cryogenic refrigerator 20 comprises a first cooling stage 22a, a second cooling stage 22b cooled to a lower temperature than that of the first cooling stage 22a, a first heat transfer terminal part 51 thermally connected to the first cooling stage 22a, a second heat transfer terminal part 52 thermally connected to the second cooling stage 22b, and a movable heat transfer element 54 movable between a connection position and a release position, and in which thermal connection between the first heat transfer terminal part 51 and the second heat transfer terminal part 52 is mediated when it is located at the connection position, and thermal connection with each of the first heat transfer terminal part 51 and the second heat transfer terminal part 52 is released when it is located at the release position.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、極低温冷凍機、および極低温装置用の熱スイッチに関する。 The present invention relates to cryogenic refrigerators and thermal switches for cryogenic devices.

従来、熱スイッチを極低温冷凍機から超伝導コイルへの伝熱路に設けることが知られている。熱スイッチ作動用の加圧装置が、超伝導コイルを収容する真空容器の外部に設けられ、真空容器を貫通して熱スイッチの接点へと延びている。加圧装置からの加圧により熱スイッチが閉じられ、それにより極低温冷凍機が超伝導コイルと熱接続される。加圧装置を解放することにより熱スイッチが開かれ、極低温冷凍機と超伝導コイルの熱接続が解除される。 It is conventionally known to provide a thermal switch in the heat transfer path from the cryogenic refrigerator to the superconducting coil. A pressurizing device for activating the thermal switch is provided outside the vacuum vessel containing the superconducting coil and extends through the vacuum vessel to the contacts of the thermal switch. Pressurization from the pressurizing device closes the thermal switch, which thermally couples the cryogenic refrigerator with the superconducting coil. Releasing the pressurizing device opens the thermal switch and breaks the thermal connection between the cryogenic refrigerator and the superconducting coil.

特開2012-209381号公報JP 2012-209381 A

一般に、極低温冷凍機を用いて超伝導コイルなどの被冷却物を冷却する上述のような極低温装置においては、その起動に際して被冷却物を室温から目標冷却温度に冷却する初期冷却が行われる。被冷却物の利用は初期冷却の完了後に可能となる。したがって、初期冷却の所要時間はなるべく短いことが望まれる。 In general, in the above-described cryogenic apparatus that cools an object to be cooled such as a superconducting coil using a cryogenic refrigerator, initial cooling is performed to cool the object to be cooled from room temperature to a target cooling temperature at the time of startup. . Use of the object to be cooled becomes possible after the initial cooling is completed. Therefore, it is desired that the time required for initial cooling be as short as possible.

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、極低温装置の初期冷却時間を短縮することにある。 One exemplary objective of certain aspects of the invention is to reduce the initial cooling time of cryogenic equipment.

本発明のある態様によると、極低温冷凍機は、第1冷却ステージと、第1冷却ステージよりも低温に冷却される第2冷却ステージと、第1冷却ステージと熱的に結合される第1伝熱端子部と、第2冷却ステージと熱的に結合される第2伝熱端子部と、結合位置と解除位置とを移動可能であり、結合位置にあるとき第1伝熱端子部と第2伝熱端子部の熱的な結合を媒介し、解除位置にあるとき第1伝熱端子部と第2伝熱端子部それぞれとの熱的な結合が解除される可動伝熱要素と、を備える。 According to one aspect of the invention, a cryogenic refrigerator includes a first cooling stage, a second cooling stage cooled to a lower temperature than the first cooling stage, and a first cooling stage thermally coupled to the first cooling stage. A heat transfer terminal portion, a second heat transfer terminal portion thermally coupled to the second cooling stage, and a coupling position and a release position are movable, and when in the coupling position, the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion are movable. 2 a movable heat transfer element that mediates thermal coupling of the heat transfer terminal portions and releases the thermal coupling between the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion when in the release position; Prepare.

本発明のある態様によると、極低温冷凍機は、第1冷却ステージと、第1冷却ステージよりも低温に冷却される第2冷却ステージと、第1冷却ステージと熱的に結合される可動伝熱要素と、第2冷却ステージと熱的に結合される伝熱端子部と、を備える。可動伝熱要素は、結合位置と待機位置とを移動可能であり、その移動方向に沿って延在する側面を有し、結合位置にあるとき側面で伝熱端子部と熱的に結合され、待機位置にあるとき伝熱端子部との熱的な結合が解除される。 According to one aspect of the invention, a cryogenic refrigerator includes a first cooling stage, a second cooling stage cooled to a lower temperature than the first cooling stage, and a moving transmission stage thermally coupled to the first cooling stage. A thermal element and a heat transfer terminal thermally coupled to the second cooling stage. the movable heat transfer element is movable between a coupling position and a standby position, has a side surface extending along the direction of movement thereof, and is thermally coupled to the heat transfer terminal portion at the side surface when in the coupling position; At the standby position, the thermal connection with the heat transfer terminal portion is released.

本発明のある態様によると、極低温装置用の熱スイッチは、極低温装置の冷却側または被冷却側の一方に設置可能な第1伝熱端子部と、極低温装置の冷却側または被冷却側の他方に設置可能な第2伝熱端子部と、結合位置と解除位置とを移動可能であり、結合位置にあるとき第1伝熱端子部と第2伝熱端子部の熱的な結合を媒介し、解除位置にあるとき第1伝熱端子部と第2伝熱端子部それぞれとの熱的な結合が解除される可動伝熱要素と、を備える。 According to one aspect of the invention, a thermal switch for a cryogenic device comprises a first heat transfer terminal positionable on one of the cooling side or the cooled side of the cryogenic device; a second heat transfer terminal portion that can be installed on the other side, and a second heat transfer terminal portion that can be moved between a coupling position and a release position, and thermally couples the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion when in the coupling position. and a movable heat transfer element through which thermal coupling between the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion is released when in the release position.

本発明のある態様によると、極低温装置用の熱スイッチは、極低温装置の冷却側または被冷却側の一方に設置可能な第1伝熱端子部と、極低温装置の冷却側または被冷却側の他方に設置可能な第2伝熱端子部と、結合位置と解除位置とを移動可能であり、結合位置にあるとき第1伝熱端子部と第2伝熱端子部を互いに熱的に結合させ、解除位置にあるとき第1伝熱端子部と第2伝熱端子部との熱的な結合を解除させる可動要素と、を備えること。 According to one aspect of the invention, a thermal switch for a cryogenic device comprises a first heat transfer terminal positionable on one of the cooling side or the cooled side of the cryogenic device; a second heat transfer terminal portion that can be installed on the other side of the heat transfer terminal portion; a movable element that couples and releases the thermal coupling between the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion when in the released position.

本発明によれば、極低温装置の初期冷却時間を短縮することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the initial cooling time of a cryogenic apparatus can be shortened.

実施の形態に係る極低温装置を模式的に示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically the cryogenic apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る熱スイッチを模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a thermal switch according to an embodiment; FIG. 実施の形態に係る熱スイッチを模式的に示す一部切り欠き斜視図である。1 is a partially cutaway perspective view schematically showing a thermal switch according to an embodiment; FIG. 実施の形態に係る熱スイッチのオフ状態を模式的に示す。4 schematically shows an off state of the thermal switch according to the embodiment; 実施の形態に係る熱スイッチのオン状態を模式的に示す。4 schematically shows an ON state of the thermal switch according to the embodiment; 実施の形態に係る熱スイッチの可動伝熱要素を模式的に示す斜視図である。4 is a perspective view schematically showing a movable heat transfer element of the thermal switch according to the embodiment; FIG. 実施の形態に係る熱スイッチの可動伝熱要素と操作部の縦断面の一部を模式的に示す部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing part of a vertical cross section of a movable heat transfer element and an operation portion of the thermal switch according to the embodiment; 伝熱端子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a heat-transfer terminal. 端子支持部材の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a terminal support member. 比較例に係る熱スイッチを示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a thermal switch according to a comparative example; 実施の形態に係る熱スイッチの待機状態を模式的に示す。4 schematically shows a standby state of the thermal switch according to the embodiment; 図12(a)および図12(b)は、他の実施の形態に係る熱スイッチを模式的に示す図である。12(a) and 12(b) are diagrams schematically showing a thermal switch according to another embodiment. 図13(a)および図13(b)は、更なる他の実施の形態に係る熱スイッチを模式的に示す図である。13(a) and 13(b) are diagrams schematically showing a thermal switch according to still another embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施の形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description and drawings, the same or equivalent components, members, and processes are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. The scales and shapes of the illustrated parts are set for convenience in order to facilitate explanation, and should not be construed as limiting unless otherwise specified. The embodiment is an example and does not limit the scope of the present invention. All features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

図1は、実施の形態に係る極低温装置を模式的に示す図である。図2は、実施の形態に係る熱スイッチを模式的に示す斜視図であり、図3は、その一部切り欠き斜視図である。図3には、図2に示される熱スイッチの縦断面が示される。図4は、実施の形態に係る熱スイッチのオフ状態を模式的に示し、図5は、実施の形態に係る熱スイッチのオン状態を模式的に示す。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a cryogenic apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a perspective view schematically showing the thermal switch according to the embodiment, and FIG. 3 is a partially cutaway perspective view thereof. FIG. 3 shows a longitudinal section of the thermal switch shown in FIG. FIG. 4 schematically shows the OFF state of the thermal switch according to the embodiment, and FIG. 5 schematically shows the ON state of the thermal switch according to the embodiment.

極低温装置10は、被冷却物12と、被冷却物12を冷却する極低温冷凍機20と、極低温冷凍機20が設置され、被冷却物12を収容する真空容器30とを備える。 The cryogenic apparatus 10 includes an object 12 to be cooled, a cryogenic refrigerator 20 that cools the object 12 to be cooled, and a vacuum vessel 30 in which the object 12 to be cooled is housed and in which the cryogenic refrigerator 20 is installed.

この実施の形態では、極低温装置10は、超伝導磁石装置であり、被冷却物12は、超伝導コイルである。超伝導磁石装置は、例えば単結晶引き上げ装置、NMRシステム、MRIシステム、サイクロトロンなどの加速器、核融合システムなどの高エネルギー物理システム、またはその他の高磁場利用機器(図示せず)の磁場源として高磁場利用機器に搭載され、その機器に必要とされる高磁場を発生させることができる。なお、極低温装置10は、極低温環境を利用する様々な装置であってもよく、被冷却物12は、極低温環境で使用する例えばセンサなど様々な機器、さらにはこうした機器を冷却する例えばヘリウムなどの極低温冷媒であってもよい。 In this embodiment, the cryogenic device 10 is a superconducting magnet device and the object to be cooled 12 is a superconducting coil. A superconducting magnet device is used as a magnetic field source for, for example, a single crystal pulling device, an NMR system, an MRI system, an accelerator such as a cyclotron, a high energy physical system such as a nuclear fusion system, or other high magnetic field utilization equipment (not shown). It is installed in a magnetic field utilization device and can generate a high magnetic field required for the device. The cryogenic device 10 may be various devices that utilize a cryogenic environment, and the object to be cooled 12 may be various devices such as sensors that are used in the cryogenic environment, and furthermore, a device that cools such devices such as It may also be a cryogenic refrigerant such as helium.

極低温冷凍機20は、冷媒ガス(たとえばヘリウムガス)の圧縮機(図示せず)と、コールドヘッドとも呼ばれる膨張機とを備え、圧縮機と膨張機により極低温冷凍機20の冷凍サイクルが構成され、それにより極低温冷却を提供する。極低温冷凍機20は、一例として、二段式のギフォード・マクマホン(Gifford-McMahon;GM)冷凍機である。極低温冷凍機20は、極低温に冷却される低温部として、第1冷却ステージ22aと第2冷却ステージ22bを備える。これら冷却ステージは、真空容器30の中に配置される。第1冷却ステージ22aおよび第2冷却ステージ22bは、例えば、銅などの金属材料またはその他の高い熱伝導率をもつ材料で形成される。極低温冷凍機20の運転中、第1冷却ステージ22aは、第1冷却温度、例えば30K~80Kに冷却され、第2冷却ステージ22bは、第1冷却温度よりも低い第2冷却温度、例えば3K~20Kに冷却される。 The cryogenic refrigerator 20 includes a refrigerant gas (for example, helium gas) compressor (not shown) and an expander also called a cold head. The compressor and the expander constitute a refrigeration cycle of the cryogenic refrigerator 20. , thereby providing cryogenic cooling. Cryogenic refrigerator 20 is, by way of example, a two-stage Gifford-McMahon (GM) refrigerator. The cryogenic refrigerator 20 includes a first cooling stage 22a and a second cooling stage 22b as low-temperature portions that are cooled to cryogenic temperatures. These cooling stages are arranged in a vacuum vessel 30 . The first cooling stage 22a and the second cooling stage 22b are made of, for example, metallic materials such as copper or other materials with high thermal conductivity. During operation of the cryogenic refrigerator 20, the first cooling stage 22a is cooled to a first cooling temperature, such as 30K-80K, and the second cooling stage 22b is cooled to a second cooling temperature, such as 3K, which is lower than the first cooling temperature. Cooled to ~20K.

また、極低温冷凍機20は、第1シリンダ24aと、第2シリンダ24bと、駆動部26とを備える。第1シリンダ24aは、駆動部26を第1冷却ステージ22aに接続し、第2シリンダ24bは、第1冷却ステージ22aを第2冷却ステージ22bに接続する。第1冷却ステージ22a、第2冷却ステージ22b、第1シリンダ24a、第2シリンダ24bが真空容器30の開口部から真空容器30内に挿入され、この開口部に駆動部26が取り付けられることによって、極低温冷凍機20が真空容器30に設置される。図示の例では、極低温冷凍機20は、駆動部26を上方に、低温部を下方に向けて、縦向きに真空容器30に設置されているが、他の向きで設置されることも可能である。 The cryogenic refrigerator 20 also includes a first cylinder 24 a , a second cylinder 24 b , and a drive section 26 . A first cylinder 24a connects the drive 26 to the first cooling stage 22a, and a second cylinder 24b connects the first cooling stage 22a to the second cooling stage 22b. The first cooling stage 22a, the second cooling stage 22b, the first cylinder 24a, and the second cylinder 24b are inserted into the vacuum vessel 30 through the opening of the vacuum vessel 30, and the driving section 26 is attached to the opening. A cryogenic refrigerator 20 is installed in a vacuum vessel 30 . In the illustrated example, the cryogenic refrigerator 20 is installed vertically in the vacuum vessel 30 with the drive section 26 facing upward and the low temperature section facing downward, but other orientations are also possible. is.

第1シリンダ24aと第2シリンダ24bは、一例として、円筒形状を有する部材であり、第2シリンダ24bが第1シリンダ24aよりも小径である。第1シリンダ24aと第2シリンダ24bは同軸に配置され、第1シリンダ24aの下端が第2シリンダ24bの上端に剛に連結されている。極低温冷凍機20がGM冷凍機である場合、第1シリンダ24aと第2シリンダ24bにはそれぞれ、蓄冷材を内蔵した第1ディスプレーサと第2ディスプレーサが収容されている。第1ディスプレーサと第2ディスプレーサは互いに連結され、それぞれ第1シリンダ24aと第2シリンダ24bに沿って往復動可能である。 The first cylinder 24a and the second cylinder 24b are, for example, cylindrical members, and the second cylinder 24b has a smaller diameter than the first cylinder 24a. The first cylinder 24a and the second cylinder 24b are arranged coaxially, and the lower end of the first cylinder 24a is rigidly connected to the upper end of the second cylinder 24b. When the cryogenic refrigerator 20 is a GM refrigerator, the first cylinder 24a and the second cylinder 24b accommodate a first displacer and a second displacer containing a cold storage material, respectively. The first displacer and the second displacer are connected to each other and reciprocable along the first cylinder 24a and the second cylinder 24b, respectively.

駆動部26は、モータと、モータの出力する回転運動を第1ディスプレーサと第2ディスプレーサの往復動に変換するようにモータをこれらディスプレーサに連結する連結機構とを備える。また、駆動部26は、第1シリンダ24aと第2シリンダ24bの内部の圧力を高圧と低圧に周期的に切り替える圧力切替弁を備え、この圧力切替弁も同じモータによって駆動される。 The drive unit 26 includes a motor and a coupling mechanism that couples the motor to the first displacer and the second displacer so as to convert the rotational motion output by the motor into reciprocating motion of the displacer. The drive unit 26 also includes a pressure switching valve that periodically switches the pressure inside the first cylinder 24a and the second cylinder 24b between high and low pressures, and this pressure switching valve is also driven by the same motor.

なお、図1では例として、1台の極低温冷凍機20を示しているが、例えば被冷却物12が大型の場合など、必要に応じて、極低温装置10は、一つの同じ被冷却物を冷却する複数台の極低温冷凍機20を備えてもよい。また、極低温冷凍機20は、パルス管冷凍機、スターリング冷凍機、またはそのほかのタイプの極低温冷凍機であってもよい。 In addition, although one cryogenic refrigerator 20 is shown as an example in FIG. A plurality of cryogenic refrigerators 20 may be provided to cool the . Cryogenic refrigerator 20 may also be a pulse tube refrigerator, a Stirling refrigerator, or some other type of cryogenic refrigerator.

真空容器30は、真空領域32を外部環境14から隔てるように構成される。真空容器30は、例えばクライオスタットであってもよい。真空領域32は、真空容器30内に定められ、外部環境14は、大気領域であってもよい。被冷却物12と極低温冷凍機20の低温部は、真空領域32に配置され、外部環境14から真空断熱される。断熱性能を高めるために、真空領域32を外部環境14から隔てる真空容器30の壁部材の表面に沿って、または壁部材の内部に、断熱材料が設けられていてもよい。 Vacuum vessel 30 is configured to separate vacuum region 32 from external environment 14 . Vacuum vessel 30 may be, for example, a cryostat. A vacuum region 32 is defined within the vacuum vessel 30 and the external environment 14 may be an atmospheric region. The object to be cooled 12 and the cryogenic portion of the cryogenic refrigerator 20 are located in a vacuum region 32 and are vacuum insulated from the external environment 14 . Insulating material may be provided along the surfaces of, or within the wall members of the vacuum vessel 30 that separate the vacuum region 32 from the external environment 14 to enhance thermal insulation.

真空領域32には、極低温冷凍機20の低温部および被冷却物12とともに、輻射熱シールド40が配置される。輻射熱シールド40は、第1冷却ステージ22aと熱的に結合され第1冷却温度に冷却される。輻射熱シールド40は、第1冷却ステージ22aに直接取り付けられ、第1冷却ステージ22aと熱的に結合される。あるいは、輻射熱シールド40は、可撓性または剛性をもつ伝熱部材を介して第1冷却ステージ22aに取り付けられてもよい。輻射熱シールド40は、例えば銅などの金属材料またはその他の高い熱伝導率をもつ材料で形成される。輻射熱シールド40は、第2冷却温度に冷却される被冷却物12、極低温冷凍機20の第2冷却ステージ22b、およびその他の低温部を囲むように配置され、外部からの輻射熱からこれら低温部を熱的に保護することができる。 A radiant heat shield 40 is disposed in the vacuum region 32 along with the cold section of the cryogenic refrigerator 20 and the object 12 to be cooled. The radiation heat shield 40 is thermally coupled with the first cooling stage 22a and cooled to the first cooling temperature. The radiation heat shield 40 is directly attached to the first cooling stage 22a and is thermally coupled with the first cooling stage 22a. Alternatively, the radiation heat shield 40 may be attached to the first cooling stage 22a via a flexible or rigid heat transfer member. The radiant heat shield 40 is made of a metallic material such as copper or other material with high thermal conductivity. The radiation heat shield 40 is arranged so as to surround the object 12 to be cooled to the second cooling temperature, the second cooling stage 22b of the cryogenic refrigerator 20, and other low temperature parts, and protects these low temperature parts from external radiant heat. can be thermally protected.

被冷却物12は、伝熱部材42を介して第2冷却ステージ22bと熱的に結合され第2冷却温度に冷却される。伝熱部材42は、可撓性または剛性をもつ伝熱部材であってもよく、例えば銅などの金属材料またはその他の高い熱伝導率をもつ材料で形成される。被冷却物12は、第2冷却ステージ22bに直接取り付けられてもよい。 The object 12 to be cooled is thermally coupled to the second cooling stage 22b via the heat transfer member 42 and cooled to the second cooling temperature. Heat transfer member 42 may be a flexible or rigid heat transfer member and is formed of a metallic material such as copper or other material with high thermal conductivity, for example. The object 12 to be cooled may be directly attached to the second cooling stage 22b.

極低温冷凍機20は、熱スイッチ50を備える。熱スイッチ50は、第1冷却ステージ22aと熱的に結合される第1伝熱端子部51と、第2冷却ステージ22bと熱的に結合される第2伝熱端子部52とを備える。第1伝熱端子部51は、輻射熱シールド40に取り付けられ、輻射熱シールド40を介して第1冷却ステージ22aと熱的に結合される。第2伝熱端子部52は、伝熱部材42に取り付けられ、伝熱部材42を介して第2冷却ステージ22bと熱的に結合される。第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52は、離間配置され、互いに接触していない。 Cryogenic refrigerator 20 includes a thermal switch 50 . The thermal switch 50 includes a first heat transfer terminal portion 51 thermally coupled to the first cooling stage 22a and a second heat transfer terminal portion 52 thermally coupled to the second cooling stage 22b. The first heat transfer terminal portion 51 is attached to the radiation heat shield 40 and is thermally coupled to the first cooling stage 22 a through the radiation heat shield 40 . The second heat transfer terminal portion 52 is attached to the heat transfer member 42 and is thermally coupled to the second cooling stage 22b via the heat transfer member 42 . The first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 are spaced apart and are not in contact with each other.

なお第1伝熱端子部51は、輻射熱シールド40とは別の伝熱部材に取り付けられ、この伝熱部材を介して第1冷却ステージ22aと熱的に結合されてもよい。第2伝熱端子部52は、伝熱部材42とは別の伝熱部材に取り付けられ、この伝熱部材を介して第2冷却ステージ22bと熱的に結合されてもよい。 The first heat transfer terminal portion 51 may be attached to a heat transfer member different from the radiation heat shield 40, and may be thermally coupled to the first cooling stage 22a via this heat transfer member. The second heat transfer terminal portion 52 may be attached to a heat transfer member different from the heat transfer member 42, and may be thermally coupled to the second cooling stage 22b via this heat transfer member.

また、熱スイッチ50は、可動伝熱要素54と、操作部56とを備える。可動伝熱要素54は、結合位置と解除位置とを移動可能であり、結合位置にあるとき第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の熱的な結合を媒介し、解除位置にあるとき第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52それぞれとの熱的な結合が解除される。つまり、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき熱スイッチ50がオンとされ、可動伝熱要素54が解除位置にあるとき熱スイッチ50がオフとされる。操作部56は、真空容器30の外から熱スイッチ50のオンオフ切替を可能とする。操作部56への操作により、可動伝熱要素54が、解除位置から結合位置へと、または結合位置から解除位置へと移動され、熱スイッチ50がオンオフされる。図1には、解除位置にある可動伝熱要素54が実線により示され、理解のために、結合位置にある可動伝熱要素54が破線で図示される。 Thermal switch 50 also includes a movable heat transfer element 54 and an operating portion 56 . The movable heat transfer element 54 is movable between a coupled position and a released position, mediates thermal coupling between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 when in the coupled position, and moves to the released position. , the thermal coupling between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 is released. That is, thermal switch 50 is turned on when movable heat transfer element 54 is in the coupled position, and thermal switch 50 is turned off when movable heat transfer element 54 is in the released position. The operation unit 56 enables the thermal switch 50 to be turned on and off from outside the vacuum vessel 30 . Operation of the operating portion 56 moves the movable heat transfer element 54 from the unlocked position to the coupled position or from the coupled position to the unlocked position to turn the thermal switch 50 on and off. In FIG. 1, the moveable heat transfer element 54 is shown in solid lines in the disengaged position, and for clarity the moveable heat transfer element 54 in the coupled position is shown in dashed lines.

図6は、実施の形態に係る熱スイッチ50の可動伝熱要素54を模式的に示す斜視図である。図7は、実施の形態に係る熱スイッチ50の可動伝熱要素54と操作部56の縦断面の一部を模式的に示す部分断面図である。 FIG. 6 is a perspective view schematically showing the movable heat transfer element 54 of the thermal switch 50 according to the embodiment. FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing part of the longitudinal cross-section of the movable heat transfer element 54 and the operating portion 56 of the thermal switch 50 according to the embodiment.

図2、図6、図7を参照すると、可動伝熱要素54は、中空の円筒形状を有し、例えば銅などの金属材料またはその他の高い熱伝導率をもつ材料で形成される。可動伝熱要素54の中心軸の方向が可動伝熱要素54の移動方向にあたる。可動伝熱要素54は、その移動方向に沿って延在する側面54aを有する。この側面54aは、可動伝熱要素54の円筒形状の外周面にあたる。後述するように、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき、側面54aが第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52のそれぞれと接触し、それにより、可動伝熱要素54は、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の熱的な結合を媒介する。可動伝熱要素54の内周面には、ねじ溝54bが形成されている。また、図示されるように、可動伝熱要素54は、軸方向に全長にわたるスリット54cを側面54aに有する。 2, 6 and 7, the moveable heat transfer element 54 has a hollow cylindrical shape and is made of a metallic material such as copper or other material with high thermal conductivity. The direction of the central axis of the movable heat transfer element 54 corresponds to the movement direction of the movable heat transfer element 54 . The moveable heat transfer element 54 has a side surface 54a extending along its direction of movement. The side surface 54 a corresponds to the cylindrical outer peripheral surface of the movable heat transfer element 54 . As will be described later, when the movable heat transfer element 54 is in the coupled position, the side surface 54a is in contact with each of the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52, whereby the movable heat transfer element 54 is , mediate the thermal coupling between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 . A thread groove 54 b is formed on the inner peripheral surface of the movable heat transfer element 54 . Also, as shown, the movable heat transfer element 54 has a slit 54c extending axially along its length in the side surface 54a.

可動伝熱要素54の先端には、第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52への可動伝熱要素54の挿入を容易にするためのテーパー面54dが形成されてもよい。 A tapered surface 54 d may be formed at the tip of the movable heat transfer element 54 to facilitate insertion of the movable heat transfer element 54 into the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 .

この実施の形態では、操作部56は、可動伝熱要素54の中心軸まわりに回転可能であり、可動伝熱要素54は、操作部56を回転させるとき中心軸に沿って移動するように操作部56と連結されている。 In this embodiment, the manipulator 56 is rotatable about the central axis of the movable heat transfer element 54, and the movable heat transfer element 54 is manipulated to move along the central axis when the manipulator 56 is rotated. It is connected with the part 56 .

操作部56は、回転軸56aを有する。回転軸56aは、軸まわりに回転可能に真空容器30に支持されている。回転軸56aは、例えばステンレス鋼などの金属材料で形成されてもよく、または合成樹脂材料など断熱材料で形成されてもよい。回転軸56aは、真空容器30の外から中へと真空容器30の壁部を貫通して設けられ、真空容器30の外から回転軸56aを操作して回転させることができる。 The operating portion 56 has a rotating shaft 56a. The rotating shaft 56a is supported by the vacuum vessel 30 so as to be rotatable about its axis. The rotating shaft 56a may be made of a metal material such as stainless steel, or may be made of a heat insulating material such as a synthetic resin material. The rotating shaft 56a is provided through the wall of the vacuum vessel 30 from the outside to the inside of the vacuum vessel 30, and can be rotated by operating the rotating shaft 56a from outside the vacuum vessel 30. As shown in FIG.

気密性を保持するために、回転軸シール56bが、回転軸56aが貫通する真空容器30の部位に設けられている。回転軸シール56bは、例えばウイルソンシールなど汎用のシール部材であってもよい。回転軸シール56bを用いることにより、真空容器30外に大きく突出する構造を無くすことができる。 A rotary shaft seal 56b is provided at a portion of the vacuum vessel 30 through which the rotary shaft 56a penetrates in order to maintain airtightness. The rotary shaft seal 56b may be, for example, a general-purpose sealing member such as a Wilson seal. By using the rotating shaft seal 56b, it is possible to eliminate a structure that greatly protrudes outside the vacuum vessel 30. FIG.

真空容器30内で回転軸56aの先端には、可動伝熱要素54のねじ溝54bと係合するねじ部56cが設けられている。回転軸56aが軸まわりに回転するとき、ねじ部56cは、回転軸56aと一体に軸まわりに回転する。これらねじ溝54bとねじ部56cは、回転軸56aの回転を可動伝熱要素54の軸方向直線移動に変換する運動変換部として設けられている。 A threaded portion 56c that engages with the threaded groove 54b of the movable heat transfer element 54 is provided at the tip of the rotating shaft 56a within the vacuum vessel 30 . When the rotary shaft 56a rotates around the axis, the threaded portion 56c rotates around the axis together with the rotary shaft 56a. The screw groove 54b and the threaded portion 56c are provided as a motion converting portion that converts the rotation of the rotating shaft 56a into axial linear movement of the movable heat transfer element 54. As shown in FIG.

また、操作部56は、回転規制部材56dを有する。回転規制部材56dは、回転軸56aに近接してこれと平行に延在し、先端部が可動伝熱要素54のスリット54cに差し込まれている。回転規制部材56dは、例えばステンレス鋼などの金属材料で形成されてもよく、または合成樹脂材料など断熱材料で形成されてもよい。可動伝熱要素54は、回転規制部材56dの先端部がスリット54cに差し込まれた状態で、結合位置と解除位置とを移動可能である。スリット54cに差し込まれた回転規制部材56dの先端部は、回転軸56aにはつながっていない。回転規制部材56dの反対側の端部は、回転軸シール56bの近傍で真空容器30に固定されている。 Further, the operation portion 56 has a rotation restricting member 56d. The rotation restricting member 56 d extends close to and parallel to the rotating shaft 56 a and has its tip end inserted into the slit 54 c of the movable heat transfer element 54 . The rotation restricting member 56d may be made of a metal material such as stainless steel, or may be made of a heat insulating material such as a synthetic resin material. The movable heat transfer element 54 can move between the coupled position and the released position while the tip of the rotation restricting member 56d is inserted into the slit 54c. The tip of the rotation restricting member 56d inserted into the slit 54c is not connected to the rotating shaft 56a. The opposite end of the rotation restricting member 56d is fixed to the vacuum vessel 30 in the vicinity of the rotating shaft seal 56b.

よって、回転規制部材56dは、回転軸56aと可動伝熱要素54が軸まわりに共に回転するのを規制しつつ、可動伝熱要素54の軸方向移動を許容する。回転軸56aが軸まわりに回転するとき、可動伝熱要素54は、ねじ溝54bとねじ部56cの係合により回転規制部材56dに沿って軸方向に移動することができる。 Therefore, the rotation restricting member 56d allows the axial movement of the movable heat transfer element 54 while restricting the rotating shaft 56a and the movable heat transfer element 54 from rotating together. When the rotating shaft 56a rotates about its axis, the movable heat transfer element 54 can move axially along the rotation restricting member 56d due to the engagement between the thread groove 54b and the threaded portion 56c.

なお、可動伝熱要素54には、脱落防止構造54eが設けられてもよい。図示されるように、回転軸56aがねじ部56cよりも小径であってもよく、可動伝熱要素54の端部に径方向内向きの凸部が形成されてもよい。この凸部とねじ部56cの係合により、可動伝熱要素54が操作部56から脱落するのを防ぐことができる。 In addition, the movable heat transfer element 54 may be provided with a fall prevention structure 54e. As illustrated, the rotating shaft 56a may have a smaller diameter than the threaded portion 56c, and the end portion of the movable heat transfer element 54 may be formed with a radially inward projection. The engagement between the convex portion and the threaded portion 56 c can prevent the movable heat transfer element 54 from falling off from the operation portion 56 .

再び図1から図5を参照すると、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52はそれぞれ、可動伝熱要素54を挿入可能な形状を有し、可動伝熱要素54は、結合位置にあるとき第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52に挿入され、これら伝熱端子部と熱的に結合される。第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52は実質的に同様の構造を有するので、以下、代表として第1伝熱端子部51について説明する。 Referring to FIGS. 1 to 5 again, the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 each have a shape into which the movable heat transfer element 54 can be inserted. When in position, it is inserted into the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 and thermally coupled with these heat transfer terminal portions. Since the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 have substantially the same structure, the first heat transfer terminal portion 51 will be described below as a representative.

第1伝熱端子部51は、伝熱端子60を有する。伝熱端子60は、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき可動伝熱要素54の側面54aと接触し、可動伝熱要素54が解除位置にあるとき可動伝熱要素54の側面54aと非接触となる。 The first heat transfer terminal portion 51 has a heat transfer terminal 60 . The heat transfer terminals 60 are in contact with the side surfaces 54a of the movable heat transfer element 54 when the movable heat transfer element 54 is in the coupled position and are out of contact with the side surfaces 54a of the movable heat transfer element 54 when the movable heat transfer element 54 is in the released position. come into contact.

伝熱端子60は、中空の円筒形状を有し、例えば銅などの金属材料またはその他の高い熱伝導率をもつ材料で形成される。伝熱端子60は、可動伝熱要素54と同軸に配置される。伝熱端子60の内周面は、可動伝熱要素54が挿入される挿入口60aを定める。伝熱端子60の内周面は、挿入される可動伝熱要素54の受け入れを容易にするためのテーパー面を挿入口60aの入口に有してもよい。可動伝熱要素54が伝熱端子60の挿入口60aに挿入され結合位置にあるとき、可動伝熱要素54の側面54aが伝熱端子60の内周面と面接触し、可動伝熱要素54は、伝熱端子60と熱的に結合される。 The heat transfer terminal 60 has a hollow cylindrical shape and is made of a metal material such as copper or other materials with high thermal conductivity. A heat transfer terminal 60 is arranged coaxially with the movable heat transfer element 54 . The inner peripheral surface of the heat transfer terminal 60 defines an insertion opening 60a into which the movable heat transfer element 54 is inserted. The inner peripheral surface of the heat transfer terminal 60 may have a tapered surface at the entrance of the insertion opening 60a to facilitate reception of the movable heat transfer element 54 to be inserted. When the movable heat transfer element 54 is inserted into the insertion opening 60a of the heat transfer terminal 60 and is in the coupling position, the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 is in surface contact with the inner peripheral surface of the heat transfer terminal 60, and the movable heat transfer element 54 is thermally coupled with the heat transfer terminal 60 .

図8は、伝熱端子60の一例を示す斜視図である。伝熱端子60は、単一の円筒状部材を周方向に分割した複数の部材を円筒状に配置したものであってもよい。例えば、図示されるように、伝熱端子60は、8つの部材を円筒状に配置したものであってもよい。あるいは、伝熱端子60は、2つの半円筒状の部材を有してもよい。 FIG. 8 is a perspective view showing an example of the heat transfer terminal 60. FIG. The heat transfer terminal 60 may be formed by cylindrically arranging a plurality of members obtained by dividing a single cylindrical member in the circumferential direction. For example, as illustrated, the heat transfer terminal 60 may be formed by arranging eight members in a cylindrical shape. Alternatively, the heat transfer terminal 60 may have two semi-cylindrical members.

また、第1伝熱端子部51は、伝熱端子60を支持する端子支持部材62を備える。端子支持部材62は、中空の円筒形状を有し、例えばステンレス鋼などの金属材料で形成される。端子支持部材62は、伝熱端子60と同軸に(すなわち可動伝熱要素54と同軸に)配置される。端子支持部材62は、伝熱端子60よりも大径であり、端子支持部材62の内側に配置される。第1伝熱端子部51の場合、端子支持部材62は、その端部(例えば、可動伝熱要素54が挿入される入口側とは反対側の端部)で、例えば輻射熱シールド40などの伝熱部材に固定されている。第2伝熱端子部52の場合、端子支持部材62は、伝熱部材42に固定される。 The first heat transfer terminal portion 51 also includes a terminal support member 62 that supports the heat transfer terminal 60 . The terminal support member 62 has a hollow cylindrical shape and is made of a metal material such as stainless steel. The terminal support member 62 is positioned coaxially with the heat transfer terminals 60 (ie, coaxially with the moveable heat transfer element 54). The terminal support member 62 has a larger diameter than the heat transfer terminal 60 and is arranged inside the terminal support member 62 . In the case of the first heat transfer terminal portion 51, the terminal support member 62 includes, at its end (e.g., the end opposite to the entrance side into which the movable heat transfer element 54 is inserted) a heat transfer material such as a radiant heat shield 40, for example. It is fixed to the thermal element. In the case of the second heat transfer terminal portion 52 , the terminal support member 62 is fixed to the heat transfer member 42 .

伝熱端子60は、軸方向および周方向の変位が拘束された状態で端子支持部材62に対して径方向に変位可能となるように、端子支持部材62に弾性的に支持される。具体的には、伝熱端子60は、複数の弾性部材64により端子支持部材62に弾性的に支持される。伝熱端子60の外周面と端子支持部材62の内周面の間には径方向隙間があり、この径方向隙間に弾性部材64が配置される。各弾性部材64は、伝熱端子60の外周面と端子支持部材62の内周面を接続し、端子支持部材62に対して伝熱端子60を径方向に弾性的に付勢する。弾性部材64は、例えばコイルばねなどのばね部材、またはその他の弾性部材であってもよい。 The heat transfer terminals 60 are elastically supported by the terminal support members 62 so as to be radially displaceable with respect to the terminal support members 62 while their axial and circumferential displacements are restrained. Specifically, the heat transfer terminal 60 is elastically supported by the terminal support member 62 by a plurality of elastic members 64 . There is a radial gap between the outer peripheral surface of the heat transfer terminal 60 and the inner peripheral surface of the terminal support member 62, and the elastic member 64 is arranged in this radial gap. Each elastic member 64 connects the outer peripheral surface of the heat transfer terminal 60 and the inner peripheral surface of the terminal support member 62 and elastically biases the heat transfer terminal 60 against the terminal support member 62 in the radial direction. The elastic member 64 may be, for example, a spring member such as a coil spring, or other elastic member.

また、端子支持部材62に対して伝熱端子60の軸方向および周方向の変位を拘束する拘束部が設けられている。一例として、この拘束部は、複数の支持ピン66を有する。複数の支持ピン66は、軸方向および周方向に等間隔に配置されてもよい。支持ピン66ごとに弾性部材64が設けられてもよい。 Further, restraining portions are provided for restraining displacement of the heat transfer terminals 60 in the axial direction and the circumferential direction with respect to the terminal supporting member 62 . As an example, this restraint has a plurality of support pins 66 . The plurality of support pins 66 may be arranged at regular intervals in the axial and circumferential directions. An elastic member 64 may be provided for each support pin 66 .

図9は、端子支持部材62の一例を示す斜視図である。端子支持部材62には、複数のピン穴62aが端子支持部材62を径方向に貫通して設けられている。各支持ピン66が対応するピン穴62aに挿通され、図4および図5に示されるように、支持ピン66の先端が伝熱端子60に固定される。例えば、支持ピン66の先端がねじであってもよく、伝熱端子60の外周面に対応するねじ穴60bが形成され(図8参照)、支持ピン66が伝熱端子60にねじ止めされてもよい。 FIG. 9 is a perspective view showing an example of the terminal support member 62. As shown in FIG. The terminal support member 62 is provided with a plurality of pin holes 62a penetrating the terminal support member 62 in the radial direction. Each support pin 66 is inserted through the corresponding pin hole 62a, and the tip of the support pin 66 is fixed to the heat transfer terminal 60 as shown in FIGS. For example, the tip of the support pin 66 may be a screw, a screw hole 60b corresponding to the outer peripheral surface of the heat transfer terminal 60 is formed (see FIG. 8), and the support pin 66 is screwed to the heat transfer terminal 60. good too.

したがって、伝熱端子60は、端子支持部材62によって弾性部材64を介して弾性的に支持されながら、端子支持部材62に対して支持ピン66に沿って径方向に変位しうる。このとき、支持ピン66は、端子支持部材62に対する伝熱端子60の軸方向および周方向の変位を拘束する。 Therefore, the heat transfer terminal 60 can be radially displaced along the support pin 66 with respect to the terminal support member 62 while being elastically supported by the terminal support member 62 via the elastic member 64 . At this time, the support pin 66 restricts axial and circumferential displacement of the heat transfer terminal 60 with respect to the terminal support member 62 .

伝熱端子60は、柔軟伝熱部材68を介して伝熱部材と接続され熱的に結合される。柔軟伝熱部材68は、可撓性をもつように例えば細線の束または箔の積層として形成されてもよく、銅などの高熱伝導材料で形成されてもよい。第1伝熱端子部51の場合、伝熱端子60は、柔軟伝熱部材68を介して輻射熱シールド40に接続されてもよい。第2伝熱端子部52の場合、伝熱端子60は、柔軟伝熱部材68を介して伝熱部材42と接続されてもよい。 The heat transfer terminal 60 is connected and thermally coupled with the heat transfer member via the flexible heat transfer member 68 . The flexible heat transfer member 68 may be formed as a flexible bundle of wires or a laminate of foils, for example, and may be formed of a highly thermally conductive material such as copper. In the case of the first heat transfer terminal portion 51 , the heat transfer terminal 60 may be connected to the radiation heat shield 40 via the flexible heat transfer member 68 . In the case of the second heat transfer terminal portion 52 , the heat transfer terminal 60 may be connected to the heat transfer member 42 via the flexible heat transfer member 68 .

柔軟伝熱部材68は、図示されるように、伝熱端子60の端部に接続されてもよい。端子支持部材62には、柔軟伝熱部材68との干渉を避けるために、柔軟伝熱部材68を通すための切り欠き62bが設けられていてもよい(図9参照)。 A flexible heat transfer member 68 may be connected to the end of the heat transfer terminal 60 as shown. In order to avoid interference with the flexible heat transfer member 68, the terminal support member 62 may be provided with a notch 62b for passing the flexible heat transfer member 68 (see FIG. 9).

次に、図4と図5を参照して、熱スイッチ50のオンオフ切替動作を説明する。まず、図4に示されるように、熱スイッチ50がオフのとき、可動伝熱要素54は解除位置にあり、第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52から離れている。可動伝熱要素54は、第1伝熱端子部51と真空容器30の間に配置され、操作部56に保持されている(図1参照)。第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52それぞれの伝熱端子60は、弾性部材64によって径方向内向きに押し出された位置にある。このとき、伝熱端子60の挿入口60aの径D1は、可動伝熱要素54の外径D2に比べて若干小さくなっている。 Next, the on/off switching operation of the thermal switch 50 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. First, as shown in FIG. 4 , when the thermal switch 50 is off, the movable heat transfer element 54 is in the release position and away from the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 . The movable heat transfer element 54 is arranged between the first heat transfer terminal portion 51 and the vacuum vessel 30 and held by the operation portion 56 (see FIG. 1). The heat transfer terminal 60 of each of the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 is at a position pushed radially inward by the elastic member 64 . At this time, the diameter D1 of the insertion opening 60 a of the heat transfer terminal 60 is slightly smaller than the outer diameter D2 of the movable heat transfer element 54 .

作業者は、真空容器30の外から操作部56を操作する。作業者は、手動により、または適宜の電動機器を用いて、回転軸56aを軸まわりに回転させる。回転軸56aが軸まわりに回転するとき、可動伝熱要素54は、上述のように、ねじ溝54bとねじ部56cの係合により回転規制部材56dに沿って軸方向に移動し(図7参照)、第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52に向かう。可動伝熱要素54は、まず第1伝熱端子部51の伝熱端子60の挿入口60aに挿入され、さらに軸方向に移動して、第2伝熱端子部52の伝熱端子60の挿入口60aに挿入される。このようにして、可動伝熱要素54は、解除位置から結合位置に移動され、熱スイッチ50は、オフからオンに切り替えられる。 A worker operates the operation unit 56 from outside the vacuum vessel 30 . The operator rotates the rotating shaft 56a around the axis manually or using an appropriate electric device. When the rotating shaft 56a rotates about its axis, the movable heat transfer element 54 moves axially along the rotation restricting member 56d due to the engagement between the thread groove 54b and the threaded portion 56c (see FIG. 7). ), toward the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 . The movable heat transfer element 54 is first inserted into the insertion opening 60a of the heat transfer terminal 60 of the first heat transfer terminal portion 51, and then moved in the axial direction until the heat transfer terminal 60 of the second heat transfer terminal portion 52 is inserted. It is inserted into mouth 60a. In this way, the moveable heat transfer element 54 is moved from the unlocked position to the coupled position and the thermal switch 50 is switched from off to on.

図5に示されるように、熱スイッチ50がオンのとき、可動伝熱要素54の側面54aが第1伝熱端子部51の伝熱端子60の内周面と面接触する。このとき、可動伝熱要素54は、伝熱端子60を径方向外向きに端子支持部材62に向かって押し込むとともに、弾性部材64を圧縮させる。したがって、伝熱端子60は、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき可動伝熱要素54の側面54aに弾性的に押し付けられる。 As shown in FIG. 5 , when the thermal switch 50 is on, the side surface 54 a of the movable heat transfer element 54 is in surface contact with the inner peripheral surface of the heat transfer terminal 60 of the first heat transfer terminal portion 51 . At this time, the movable heat transfer element 54 pushes the heat transfer terminal 60 radially outward toward the terminal support member 62 and compresses the elastic member 64 . Therefore, the heat transfer terminal 60 is elastically pressed against the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 when the movable heat transfer element 54 is in the coupled position.

こうして、可動伝熱要素54は、伝熱端子60、柔軟伝熱部材68、輻射熱シールド40を介して、第1冷却ステージ22aと熱的に結合されることになる。同様にして、可動伝熱要素54は、第2伝熱端子部52の伝熱端子60、柔軟伝熱部材68、伝熱部材42を介して、第2冷却ステージ22bと熱的に結合されることになる。このようにして、可動伝熱要素54は、結合位置にあるとき、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の熱的な結合を媒介する。それにより、熱スイッチ50は、第1冷却ステージ22aと第2冷却ステージ22bを熱的に結合する。 Thus, the movable heat transfer element 54 is thermally coupled to the first cooling stage 22a via the heat transfer terminals 60, the flexible heat transfer member 68, and the radiant heat shield 40. FIG. Similarly, the movable heat transfer element 54 is thermally coupled to the second cooling stage 22b via the heat transfer terminal 60 of the second heat transfer terminal portion 52, the flexible heat transfer member 68, and the heat transfer member 42. It will be. In this manner, the movable heat transfer element 54 mediates the thermal coupling between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 when in the coupled position. Thermal switch 50 thereby thermally couples first cooling stage 22a and second cooling stage 22b.

逆に、回転軸56aを軸まわりに反対方向に回転させることにより、可動伝熱要素54が第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52から引き抜かれ、第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52から離れる。このようにして、可動伝熱要素54は、結合位置から解除位置に移動され、熱スイッチ50は、オンからオフに切り替えられる。第1冷却ステージ22aと第2冷却ステージ22bの熱的な結合は解除される。 Conversely, by rotating the rotating shaft 56a in the opposite direction around the axis, the movable heat transfer element 54 is pulled out from the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52, and the first heat transfer terminal portion 51 is pulled out. and away from the second heat transfer terminal portion 52 . In this way, the moveable heat transfer element 54 is moved from the coupled position to the released position and the thermal switch 50 is switched from on to off. The thermal coupling between the first cooling stage 22a and the second cooling stage 22b is released.

また、図4および図5に示されるように、熱スイッチ50には、シャッター70が設けられてもよい。シャッター70は、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の間に設けられ、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき開かれ、可動伝熱要素54が解除位置にあるとき閉じる。シャッター70は、図示しないばねまたは弾性部材を介して輻射熱シールド40または第1伝熱端子部51に連結され、この弾性部材により閉鎖されるように付勢されていてもよい。可動伝熱要素54がシャッター70に突き当たるとき、可動伝熱要素54によりシャッター70が押し広げられて外側にスライドすることによって、シャッター70が開かれてもよい。可動伝熱要素54の軸方向移動に伴うシャッター70の外側へのスライドを容易にするために、シャッター70の先端には、可動伝熱要素54の先端が突き当たるテーパー面70aが設けられていてもよい。 The thermal switch 50 may also be provided with a shutter 70, as shown in FIGS. The shutter 70 is provided between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52, is opened when the movable heat transfer element 54 is in the coupling position, and is opened when the movable heat transfer element 54 is in the release position. close up. The shutter 70 may be connected to the radiation heat shield 40 or the first heat transfer terminal portion 51 via a spring or an elastic member (not shown) and biased by the elastic member so as to be closed. The shutter 70 may be opened by the moveable heat transfer element 54 pushing the shutter 70 apart and sliding outward when the moveable heat transfer element 54 hits the shutter 70 . In order to facilitate the outward sliding of the shutter 70 along with the axial movement of the movable heat transfer element 54, the tip of the shutter 70 may be provided with a tapered surface 70a against which the tip of the movable heat transfer element 54 abuts. good.

シャッター70を設けることにより、熱スイッチ50がオフのとき、可動伝熱要素54から第1伝熱端子部51の挿入口60aを通じて第2伝熱端子部52へと入射しうる輻射熱を遮蔽することができる。 By providing the shutter 70, when the thermal switch 50 is turned off, radiant heat that may enter the second heat transfer terminal portion 52 from the movable heat transfer element 54 through the insertion opening 60a of the first heat transfer terminal portion 51 is shielded. can be done.

図示の例では、シャッター70は、輻射熱シールド40または第1伝熱端子部51に設置され、第1伝熱端子部51の挿入口60aの出口側に配置されている。これに代えて、シャッター70は、伝熱部材42または第2伝熱端子部52に設置され、第2伝熱端子部52の挿入口60aの入口側に配置されてもよい。 In the illustrated example, the shutter 70 is installed on the radiation heat shield 40 or the first heat transfer terminal portion 51 and arranged on the exit side of the insertion opening 60 a of the first heat transfer terminal portion 51 . Alternatively, the shutter 70 may be installed on the heat transfer member 42 or the second heat transfer terminal portion 52 and arranged on the inlet side of the insertion opening 60 a of the second heat transfer terminal portion 52 .

第1冷却ステージ22aと第2冷却ステージ22bを熱スイッチ50を介して熱的に結合することは、極低温装置10の起動時における初期冷却に有利である。初期冷却では、極低温冷凍機20が周囲温度(例えば室温)から目標の極低温まで冷却される。一般的に、極低温冷凍機20の第1冷却ステージ22aでの冷凍能力は第2冷却ステージ22bでの冷凍能力よりも大きい。第2冷却ステージ22bが周囲温度のような高温にあるときは第2冷却ステージ22bの冷却の補助に第1冷却ステージ22aの冷凍能力を利用することによって初期冷却の所要時間を短縮することができる。 Thermally coupling first cooling stage 22a and second cooling stage 22b via thermal switch 50 is advantageous for initial cooling of cryogenic apparatus 10 upon start-up. In initial cooling, the cryogenic refrigerator 20 is cooled from ambient temperature (eg, room temperature) to a target cryogenic temperature. Generally, the refrigerating capacity in the first cooling stage 22a of the cryogenic refrigerator 20 is greater than the refrigerating capacity in the second cooling stage 22b. When the second cooling stage 22b is at a high temperature, such as ambient temperature, the time required for initial cooling can be reduced by utilizing the refrigerating capacity of the first cooling stage 22a to assist in cooling the second cooling stage 22b. .

第2冷却ステージ22bが第1冷却温度まで冷却されたら、操作部56を操作することによって熱スイッチ50がオンからオフに切り替えられる。第2冷却ステージ22bは、第1冷却ステージ22aから切り離され、第2冷却温度へと冷却される。このようにして、極低温冷凍機20の初期冷却が完了すれば、極低温装置10の運転を開始することができる。 After the second cooling stage 22b has been cooled to the first cooling temperature, the thermal switch 50 is switched from on to off by operating the operating portion 56 . The second cooling stage 22b is disconnected from the first cooling stage 22a and cooled to a second cooling temperature. Once the initial cooling of the cryogenic refrigerator 20 is completed in this way, the operation of the cryogenic apparatus 10 can be started.

可動伝熱要素54は、真空容器30の外に露出された部位を有する操作部56に連結されているから、操作部56を通じた外部環境14からの入熱により、極低温装置10の運転中、極低温冷凍機20の冷却ステージおよび被冷却物12に比べて高温となり得る。仮に、可動伝熱要素54が第1伝熱端子部51(または第2伝熱端子部52)と接触していた場合には、可動伝熱要素54から熱伝導により第1伝熱端子部51(または第2伝熱端子部52)へと熱が侵入し、さらには被冷却物12の極低温冷却に影響しうる。しかし、可動伝熱要素54が解除位置にあるとき、可動伝熱要素54は、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の両方から切り離されている。よって、極低温装置10の運転中、可動伝熱要素54からの熱伝導による被冷却物12への入熱を抑制することができる。 Since the movable heat transfer element 54 is connected to an operating portion 56 having a portion exposed to the outside of the vacuum vessel 30, the heat input from the external environment 14 through the operating portion 56 causes heat to be generated during operation of the cryogenic apparatus 10. , the cooling stages of the cryogenic refrigerator 20 and the object to be cooled 12 can be hot. If the movable heat transfer element 54 is in contact with the first heat transfer terminal portion 51 (or the second heat transfer terminal portion 52), the first heat transfer terminal portion 51 is transferred from the movable heat transfer element 54 by heat conduction. (or the second heat transfer terminal portion 52), and furthermore, the cryogenic cooling of the object 12 to be cooled can be affected. However, when the movable heat transfer element 54 is in the released position, the movable heat transfer element 54 is disconnected from both the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 . Therefore, during operation of the cryogenic apparatus 10, heat input to the object to be cooled 12 due to heat conduction from the movable heat transfer element 54 can be suppressed.

図10は、比較例に係る熱スイッチ80を示す概略図である。この熱スイッチ80は、伝熱体81と伝熱板82で構成される。伝熱体81は伝熱板82に対して移動可能であり、伝熱体81と伝熱板82は互いに対向する表面を有する。伝熱体81が伝熱板82に接近し、それら二表面が瞬間的に接触し、熱スイッチ80はオンとなる。伝熱体81と伝熱板82が接触する界面は、伝熱体81の相対移動方向83に直交する。伝熱体81と伝熱板82の間に働く接触面圧は、伝熱体81を伝熱板82に押し付けることによって発生し、この力の方向は相対移動方向83に一致する。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a thermal switch 80 according to a comparative example. This thermal switch 80 is composed of a heat transfer body 81 and a heat transfer plate 82 . The heat transfer body 81 is movable with respect to the heat transfer plate 82, and the heat transfer body 81 and the heat transfer plate 82 have surfaces facing each other. Heat transfer body 81 approaches heat transfer plate 82, the two surfaces momentarily contact, and thermal switch 80 is turned on. The interface between the heat transfer body 81 and the heat transfer plate 82 is perpendicular to the relative movement direction 83 of the heat transfer body 81 . The contact surface pressure acting between the heat transfer body 81 and the heat transfer plate 82 is generated by pressing the heat transfer body 81 against the heat transfer plate 82 , and the direction of this force coincides with the relative movement direction 83 .

比較例に係る熱スイッチ80の構成では、伝熱体81と伝熱板82の間の接触面圧ひいては熱抵抗は、押し付け力に密接に相関する。言い換えれば、伝熱体81と伝熱板82の間の熱抵抗は、押し付け力の僅かな変化により敏感に変動する。所望の熱抵抗を精度よく実現するためには、熱スイッチ80をオンにするたびに押し付け力を正確に調整する必要がある。しかし、これは必ずしも容易でない。加えて、熱抵抗を十分に小さくするには、接触面圧すなわち伝熱体81と伝熱板82を押し付け合う力をかなり大きくすることが求められ、そのため、機構的に大掛かりになりがちである。言い換えれば、比較例に係る熱スイッチ80は、熱スイッチをオンにするとき熱抵抗の再現性に欠け、なおかつ、実現される熱抵抗の低減には限界がある。 In the configuration of the thermal switch 80 according to the comparative example, the contact surface pressure between the heat transfer body 81 and the heat transfer plate 82 and thus the thermal resistance are closely correlated with the pressing force. In other words, the thermal resistance between the heat transfer body 81 and the heat transfer plate 82 sensitively fluctuates due to slight changes in the pressing force. In order to precisely achieve the desired thermal resistance, it is necessary to precisely adjust the pressing force each time the thermal switch 80 is turned on. However, this is not always easy. In addition, in order to sufficiently reduce the thermal resistance, it is required to considerably increase the contact surface pressure, that is, the force that presses the heat transfer body 81 and the heat transfer plate 82 against each other. . In other words, the thermal switch 80 according to the comparative example lacks reproducibility of thermal resistance when the thermal switch is turned on, and there is a limit to the reduction in thermal resistance that can be achieved.

したがって、比較例に係る熱スイッチ80では、接触面圧が不足し、熱抵抗が高くなり、伝熱体81と伝熱板82の間に温度差が生じやすい。そうすると、伝熱板82に接続された超電導コイルなどの被冷却物の冷却温度は、極低温冷凍機が実現しうる到達温度ほどには十分に下がらないかもしれない。被冷却物の冷却不良を避けるために、より大きな冷凍能力をもつ極低温冷凍機の採用や、追加の極低温冷凍機の増設を考慮しなければならないかもしれない。 Therefore, in the thermal switch 80 according to the comparative example, the contact surface pressure is insufficient, the thermal resistance is increased, and a temperature difference is likely to occur between the heat transfer body 81 and the heat transfer plate 82 . As a result, the cooling temperature of the object to be cooled, such as the superconducting coil connected to the heat transfer plate 82, may not drop sufficiently to the temperature that the cryogenic refrigerator can achieve. In order to avoid poor cooling of the object to be cooled, it may be necessary to consider adopting a cryogenic refrigerator with a larger cooling capacity or installing an additional cryogenic refrigerator.

これに対して、実施の形態に係る熱スイッチ50によれば、可動伝熱要素54は、その移動方向に沿って延在する側面54aを有する。第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52にはそれぞれ、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき可動伝熱要素54の側面54aと接触し、可動伝熱要素54が解除位置にあるとき可動伝熱要素54の側面54aと非接触となる伝熱端子60が設けられている。 In contrast, according to the thermal switch 50 according to the embodiment, the movable heat transfer element 54 has the side surface 54a extending along the direction of movement thereof. Each of the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 is in contact with the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 when the movable heat transfer element 54 is in the coupling position, and the movable heat transfer element 54 is in the release position. A heat transfer terminal 60 is provided that is out of contact with the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 when the heat transfer element 54 is in contact.

可動伝熱要素54の側面54aを利用することにより、比較例に比べて、第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52との接触面積をより広く確保し、熱スイッチ50の熱抵抗を低減することが容易となる。 By using the side surface 54 a of the movable heat transfer element 54 , a wider contact area between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 is ensured compared to the comparative example, and the heat of the thermal switch 50 is increased. It becomes easier to reduce the resistance.

なお、実施の形態に係る熱スイッチ50を複数設置することによって、接触面積を広くし確保することも可能である。 By installing a plurality of thermal switches 50 according to the embodiment, it is also possible to widen and secure the contact area.

また、実施の形態に係る熱スイッチ50によれば、伝熱端子60は、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき可動伝熱要素54の側面54aに弾性的に押し付けられる。可動伝熱要素54と第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52との間の接触面圧を弾性部材64の設計により決定することができるので、所望の熱抵抗の大きさを実現することが容易になる。 Further, according to the thermal switch 50 according to the embodiment, the heat transfer terminal 60 is elastically pressed against the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 when the movable heat transfer element 54 is in the coupling position. Since the contact surface pressure between the movable heat transfer element 54 and the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 can be determined by designing the elastic member 64, a desired magnitude of thermal resistance can be determined. easier to implement.

ここで注目すべきは、接触面圧が相対移動の方向とは異なる方向、たとえば、おおむね直交する方向に生じることである。そのため、接触面圧および熱抵抗は、相対移動を生じさせる力の大きさから独立し、またはほとんど依存しない。可動伝熱要素54を挿脱することができる限り、移動方向の力は小さくて良い。そのため、操作部56は、簡素な構成を採用しうる。 What should be noted here is that the contact surface pressure is generated in a direction different from the direction of relative movement, for example, in a direction substantially perpendicular to the direction. Therefore, the contact surface pressure and thermal resistance are independent or hardly dependent on the magnitude of the force causing the relative movement. As long as the movable heat transfer element 54 can be inserted and removed, the force in the moving direction may be small. Therefore, the operation unit 56 can employ a simple configuration.

可動伝熱要素54と伝熱端子60の間に働く接触面圧すなわち熱抵抗は、主として、可動伝熱要素54と伝熱端子60の形状、寸法、材料など、これら伝熱部品の設計により直ちに決定されうる。比較例の熱スイッチ80のように、押し付け力など動的な因子は、熱抵抗の決定に全くまたは殆ど関与しない。したがって、実施の形態に係る熱スイッチ50を使用すれば、熱抵抗の管理がしやすく、再現性も高まる。 The contact surface pressure acting between the movable heat transfer element 54 and the heat transfer terminal 60, that is, the thermal resistance, mainly depends on the design of these heat transfer parts, such as the shape, size, and material of the movable heat transfer element 54 and the heat transfer terminal 60. can be determined. As with the thermal switch 80 of the comparative example, dynamic factors such as push force have little or no role in determining thermal resistance. Therefore, by using the thermal switch 50 according to the embodiment, the thermal resistance can be easily managed and the reproducibility can be improved.

熱スイッチ50は、冷却による熱収縮にも対処することができる。第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52がそれぞれ冷却されるとき、熱収縮により各々の中心軸が可動伝熱要素54に対してずれることが懸念される。しかしながら、伝熱端子60が弾性的に支持されているので、伝熱端子60に可動伝熱要素54が挿入されるとき、仮に軸ずれがあったとしてもこれを弾性的に吸収することができる。熱スイッチ50は、熱収縮や組立精度による可動伝熱要素54と伝熱端子部との間の軸ずれを自己調整することができる。 Thermal switch 50 can also accommodate thermal contraction due to cooling. When the first heat-transfer terminal portion 51 and the second heat-transfer terminal portion 52 are cooled, there is a concern that the center axis of each of them may be displaced with respect to the movable heat-transfer element 54 due to thermal contraction. However, since the heat transfer terminal 60 is elastically supported, when the movable heat transfer element 54 is inserted into the heat transfer terminal 60, even if there is axial misalignment, it can be elastically absorbed. . The thermal switch 50 can self-adjust for misalignment between the movable heat transfer element 54 and the heat transfer terminals due to thermal contraction or assembly accuracy.

さらに、実施の形態に係る熱スイッチ50では、操作部56は、回転軸56aまわりに回転可能であり、可動伝熱要素54は、操作部56を回転させるとき回転軸56aに沿って移動するように操作部56と連結されている。したがって、簡単な操作により極低温冷凍機20の1段部と2段部を熱的に脱着することができる。 Further, in the thermal switch 50 according to the embodiment, the operating portion 56 is rotatable about the rotation axis 56a, and the movable heat transfer element 54 is arranged to move along the rotation axis 56a when the operating portion 56 is rotated. is connected to the operation unit 56 at the . Therefore, the first stage and the second stage of the cryogenic refrigerator 20 can be thermally detached by a simple operation.

ところで、極低温装置10が超伝導磁石装置である場合、クエンチとも呼ばれる超伝導の消失への対策は重要である。クエンチが発生した場合には超伝導コイルに急激な温度上昇が起こりうる。場合によっては、超伝導コイルは、約4Kの第2冷却温度から、輻射熱シールド40の第1冷却温度を超える温度(例えば50K)にまでごく短時間で昇温されうる。 By the way, if the cryogenic device 10 is a superconducting magnet device, countermeasures against loss of superconductivity, also called quenching, are important. When a quench occurs, a rapid temperature rise can occur in the superconducting coil. In some cases, the superconducting coil can be heated from the second cooling temperature of approximately 4K to a temperature above the first cooling temperature of the radiant heat shield 40 (eg, 50K) in a very short time.

実施の形態に係る極低温装置10および熱スイッチ50は、クエンチのような不測の事態による昇温から元の冷却状態への速やかな復帰にも利用可能である。すなわち、可動伝熱要素54を解除位置から結合位置に移動させることにより、第1冷却ステージ22aと第2冷却ステージ22bを熱スイッチ50を介して熱的に結合し、第1冷却ステージ22aの冷凍能力を利用して第2冷却ステージ22bおよび被冷却物12を再冷却することができる。 The cryogenic device 10 and thermal switch 50 according to the embodiments can also be used to quickly return to the original cooling state from an increase in temperature due to an unforeseen event such as a quench. That is, by moving the movable heat transfer element 54 from the released position to the coupled position, the first cooling stage 22a and the second cooling stage 22b are thermally coupled via the thermal switch 50, thereby cooling the first cooling stage 22a. The capacity can be used to re-cool the second cooling stage 22b and the object 12 to be cooled.

また、より短い時間で第2冷却ステージ22bおよび被冷却物12を再冷却するために、可動伝熱要素54は、第1冷却ステージ22aと予め熱的に結合され、第1冷却温度に維持されていてもよい。あるいは、可動伝熱要素54が第1冷却ステージ22aと熱的に常時結合され、第1冷却温度に維持されていてもよい。このような実施の形態を図11、図12(a)および図12(b)を参照して以下に説明する。 Also, in order to re-cool the second cooling stage 22b and the object to be cooled 12 in a shorter time, the movable heat transfer element 54 is pre-thermally coupled to the first cooling stage 22a and maintained at the first cooling temperature. may be Alternatively, the movable heat transfer element 54 may be permanently thermally coupled with the first cooling stage 22a and maintained at the first cooling temperature. Such an embodiment is described below with reference to FIGS. 11, 12(a) and 12(b).

結合位置と解除位置に加えて、可動伝熱要素54は、「待機位置」にも移動可能であってもよい。待機位置は、結合位置と解除位置の中間の位置にあたる。 In addition to the coupled and uncoupled positions, the moveable heat transfer element 54 may also be movable into a "parking position." The standby position corresponds to an intermediate position between the coupling position and the release position.

図11に示されるように、可動伝熱要素54は、待機位置にあるとき、可動伝熱要素54の側面54aで第1伝熱端子部51と熱的に結合され、第2伝熱端子部52との熱的な結合が解除される。また、可動伝熱要素54は、上述のように、結合位置にあるとき、可動伝熱要素54の側面54aで第1伝熱端子部51および第2伝熱端子部52と熱的に結合され(図5参照)、解除位置にあるとき、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の両方から離れる(図4参照)。 As shown in FIG. 11, when the movable heat transfer element 54 is in the standby position, the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 is thermally coupled to the first heat transfer terminal portion 51, and the second heat transfer terminal portion The thermal coupling with 52 is released. Further, as described above, the movable heat transfer element 54 is thermally connected to the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 at the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 when it is in the connection position. (See FIG. 5), when it is in the release position, it is separated from both the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 (see FIG. 4).

操作部56への操作により、可動伝熱要素54は、待機位置から結合位置へと、または結合位置から待機位置へと移動される。同様に、操作部56への操作により、可動伝熱要素54は、待機位置から解除位置へと、または解除位置から待機位置へと移動される。 By operating the operating portion 56, the movable heat transfer element 54 is moved from the standby position to the coupling position or from the coupling position to the standby position. Similarly, by operating the operating portion 56, the movable heat transfer element 54 is moved from the standby position to the release position or from the release position to the standby position.

極低温装置10の運転中(すなわち初期冷却の完了後)、可動伝熱要素54は、待機位置で待機する。その後、例えばクエンチのような不測の事態が発生し伝熱部材42が昇温された場合、可動伝熱要素54が待機位置から結合位置に移動され、輻射熱シールド40と伝熱部材42が熱スイッチ50を介して熱的に結合される。この場合、可動伝熱要素54が解除位置にあった場合とは異なり、可動伝熱要素54は待機位置で第1冷却温度に既に冷却されているから、可動伝熱要素54を常温から第1冷却温度まで冷却する時間が不要になる。そのため、第1冷却ステージ22aにより熱スイッチ50を介して第2冷却ステージ22bおよび被冷却物12を速やかに冷却し始めることができる。 During operation of the cryogenic apparatus 10 (ie, after initial cooling is completed), the moveable heat transfer element 54 waits in the standby position. Thereafter, if an unforeseen event such as a quench occurs and the heat transfer member 42 is heated, the movable heat transfer element 54 is moved from the standby position to the coupled position, and the radiant heat shield 40 and the heat transfer member 42 are thermally switched. 50 are thermally coupled. In this case, unlike the case where the movable heat transfer element 54 is at the release position, the movable heat transfer element 54 has already been cooled to the first cooling temperature at the standby position, so the movable heat transfer element 54 is cooled from normal temperature to the first cooling temperature. The time required for cooling to the cooling temperature is eliminated. Therefore, cooling of the second cooling stage 22b and the object to be cooled 12 can be started quickly by the first cooling stage 22a via the thermal switch 50. FIG.

第2冷却ステージ22bおよび被冷却物12が第1冷却温度まで再冷却されたら、可動伝熱要素54は、図11に示される待機位置に再び戻される。あるいは、可動伝熱要素54は、図4に示される解除位置に移動されてもよい。第2冷却ステージ22bは、第1冷却ステージ22aから切り離され、第2冷却温度へと再冷却される。このようにして、第2冷却ステージ22bおよび被冷却物12の再冷却が完了すれば、極低温装置10の運転を再開することができる。 After the second cooling stage 22b and the object to be cooled 12 are recooled to the first cooling temperature, the movable heat transfer element 54 is again returned to the standby position shown in FIG. Alternatively, the moveable heat transfer element 54 may be moved to the unlocked position shown in FIG. The second cooling stage 22b is disconnected from the first cooling stage 22a and recooled to the second cooling temperature. When the re-cooling of the second cooling stage 22b and the object to be cooled 12 is completed in this manner, the operation of the cryogenic apparatus 10 can be resumed.

図12(a)および図12(b)は、他の実施の形態に係る熱スイッチ50を模式的に示す図である。図12(a)には待機位置にある熱スイッチ50が示され、図12(b)には結合位置にある熱スイッチ50が示される。 12(a) and 12(b) are diagrams schematically showing a thermal switch 50 according to another embodiment. Figure 12(a) shows the thermal switch 50 in the standby position and Figure 12(b) shows the thermal switch 50 in the coupled position.

熱スイッチ50は、第1冷却ステージ22aと熱的に結合される可動伝熱要素54と、第2冷却ステージ22bと熱的に結合される第2伝熱端子部52と、を備える。この実施の形態では、第1伝熱端子部51は設けられず、第2伝熱端子部52のみが設けられる。 Thermal switch 50 includes a moveable heat transfer element 54 thermally coupled to first cooling stage 22a and a second heat transfer terminal portion 52 thermally coupled to second cooling stage 22b. In this embodiment, the first heat transfer terminal portion 51 is not provided, and only the second heat transfer terminal portion 52 is provided.

上述の実施の形態と同様に、可動伝熱要素54は、その移動方向に沿って延在する側面54aを有する。可動伝熱要素54は、柔軟伝熱部材68を介して、輻射熱シールド40に、または第1冷却ステージ22aと熱的に結合されるその他の部位に接続される。可動伝熱要素54は、柔軟伝熱部材68を介して第1冷却ステージ22aに接続されてもよい。よって、可動伝熱要素54は、第1冷却ステージ22aと熱的に常時結合され、第1冷却温度に維持される。 As with the previous embodiments, the moveable heat transfer element 54 has side surfaces 54a extending along its direction of movement. Movable heat transfer element 54 is connected via flexible heat transfer member 68 to radiant heat shield 40 or other portion that is thermally coupled to first cooling stage 22a. Movable heat transfer element 54 may be connected to first cooling stage 22 a via flexible heat transfer member 68 . Thus, the movable heat transfer element 54 is constantly thermally coupled with the first cooling stage 22a and maintained at the first cooling temperature.

可動伝熱要素54は、結合位置と待機位置とを移動可能であり、結合位置にあるとき可動伝熱要素54の側面54aで第2伝熱端子部52と熱的に結合され、待機位置にあるとき第2伝熱端子部52との熱的な結合が解除される。熱スイッチ50は、操作部56を備え、操作部56への操作により、可動伝熱要素54が、待機位置から結合位置へと、または結合位置から待機位置へと移動され、熱スイッチ50がオンオフされる。 The movable heat transfer element 54 is movable between a coupling position and a standby position, and is thermally coupled to the second heat transfer terminal portion 52 at the side surface 54a of the movable heat transfer element 54 at the coupling position, and moves to the standby position. At some point, the thermal coupling with the second heat transfer terminal portion 52 is released. The thermal switch 50 includes an operating portion 56, and operation of the operating portion 56 moves the movable heat transfer element 54 from the standby position to the coupling position or from the coupling position to the standby position, turning the thermal switch 50 on and off. be done.

熱スイッチ50には、シャッター70が設けられてもよい。シャッター70は、第2伝熱端子部52と待機位置にあるときの可動伝熱要素54との間に設けられている。シャッター70は、可動伝熱要素54が結合位置にあるとき開かれ、可動伝熱要素54が待機位置にあるとき閉じる。 The thermal switch 50 may be provided with a shutter 70 . The shutter 70 is provided between the second heat transfer terminal portion 52 and the movable heat transfer element 54 at the standby position. Shutter 70 is open when moveable heat transfer element 54 is in the coupled position and closed when moveable heat transfer element 54 is in the standby position.

図12(a)および図12(b)に示される実施の形態によると、上述の実施の形態と同様に、初期冷却の際、可動伝熱要素54を結合位置に移動させ、第1冷却ステージ22aと第2冷却ステージ22bを熱スイッチ50を介して熱的に結合することができる。よって、第2冷却ステージ22bの冷却の補助に第1冷却ステージ22aの冷凍能力を利用することによって初期冷却の所要時間を短縮することができる。 According to the embodiment shown in FIGS. 12(a) and 12(b), similar to the embodiments described above, during initial cooling, the movable heat transfer element 54 is moved to the coupled position and the first stage of cooling is performed. 22 a and second cooling stage 22 b may be thermally coupled via thermal switch 50 . Therefore, the time required for initial cooling can be shortened by using the refrigerating capacity of the first cooling stage 22a to assist the cooling of the second cooling stage 22b.

クエンチの発生により伝熱部材42が昇温された場合にも、可動伝熱要素54が待機位置から結合位置に移動され、第1冷却ステージ22aと第2冷却ステージ22bが熱スイッチ50を介して熱的に結合される。可動伝熱要素54は待機位置で第1冷却温度に冷却されているため、第1冷却ステージ22aにより熱スイッチ50を介して第2冷却ステージ22bおよび被冷却物12を速やかに冷却し始めることができる。第2冷却ステージ22bおよび被冷却物12が第1冷却温度まで再冷却されたら、可動伝熱要素54は再び待機位置に戻される。第2冷却ステージ22bは、第1冷却ステージ22aから切り離され、第2冷却温度へと再冷却される。 Even when the temperature of the heat transfer member 42 rises due to the occurrence of quench, the movable heat transfer element 54 is moved from the standby position to the coupling position, and the first cooling stage 22a and the second cooling stage 22b are connected via the thermal switch 50. thermally coupled. Since the movable heat transfer element 54 is cooled to the first cooling temperature in the standby position, the first cooling stage 22a can immediately begin cooling the second cooling stage 22b and the object to be cooled 12 via the thermal switch 50. can. After the second cooling stage 22b and the object to be cooled 12 are recooled to the first cooling temperature, the movable heat transfer element 54 is returned to the standby position again. The second cooling stage 22b is disconnected from the first cooling stage 22a and recooled to the second cooling temperature.

図13(a)および図13(b)は、更なる他の実施の形態に係る熱スイッチ50を模式的に示す図である。図13(a)には解除位置にある熱スイッチ50が示され、図13(b)には結合位置にある熱スイッチ50が示される。 13(a) and 13(b) are diagrams schematically showing a thermal switch 50 according to still another embodiment. Figure 13(a) shows the thermal switch 50 in the disengaged position and Figure 13(b) shows the thermal switch 50 in the coupled position.

第1伝熱端子部51は、第2伝熱端子部52の径方向内側に同軸に配置されている。熱スイッチ50が解除位置にあるとき、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52が径方向に離間し、熱スイッチ50が結合位置にあるとき、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52が互いに接触する。 The first heat transfer terminal portion 51 is coaxially arranged radially inside the second heat transfer terminal portion 52 . When the thermal switch 50 is at the release position, the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 are radially separated from each other. The second heat transfer terminal portions 52 are in contact with each other.

熱スイッチ50は、可動伝熱要素54に代えて、可動要素154を備える。可動要素154は、可動伝熱要素54と同じ形状および構造を有してもよい。よって、操作部56への操作により、可動要素154が、解除位置から結合位置へと、または結合位置から解除位置へと移動され、熱スイッチ50がオンオフされる。操作部56は、可動要素154の中心軸まわりに回転可能であり、可動伝熱要素54は、操作部56を回転させるとき中心軸に沿って移動するように操作部56と連結されている。可動伝熱要素54が銅などの高熱伝導材料で形成されるのに対し、可動要素154は、後述のように伝熱を担う必要が無いから、断熱材料またはそのほか適宜の材料で形成されてもよい。 Thermal switch 50 includes a moveable element 154 instead of moveable heat transfer element 54 . Movable element 154 may have the same shape and structure as movable heat transfer element 54 . Thus, operation of the operating portion 56 moves the movable element 154 from the unlocked position to the coupled position or from the coupled position to the unlocked position to turn the thermal switch 50 on and off. The operating portion 56 is rotatable about the central axis of the movable element 154, and the movable heat transfer element 54 is coupled with the operating portion 56 so as to move along the central axis when the operating portion 56 is rotated. While the moveable heat transfer element 54 is made of a highly thermally conductive material such as copper, the moveable element 154 need not be responsible for heat transfer as described below and may be made of a heat insulating material or other suitable material. good.

第1伝熱端子部51は、可動要素154を挿入可能な形状を有する伝熱端子60と、伝熱端子60を支持する端子支持部材62とを備える。伝熱端子60は、柔軟伝熱部材68により輻射熱シールド40に接続され、端子支持部材62は、輻射熱シールド40に固定されている。伝熱端子60と端子支持部材62の間には弾性部材64が介装され、それにより、伝熱端子60は、端子支持部材62に対して径方向に弾性的に移動可能である。弾性部材64は、熱スイッチ50を確実にオフとするためのものであり、軽荷重ばねで良い。弾性部材64は、輻射熱シールド40の熱収縮による第1伝熱端子部51の位置ずれを吸収することにも役立つ。端子支持部材62は、パイプ形状でも良い。 The first heat transfer terminal portion 51 includes a heat transfer terminal 60 having a shape into which the movable element 154 can be inserted, and a terminal support member 62 that supports the heat transfer terminal 60 . The heat transfer terminal 60 is connected to the radiant heat shield 40 by a flexible heat transfer member 68 , and the terminal support member 62 is fixed to the radiant heat shield 40 . An elastic member 64 is interposed between the heat transfer terminal 60 and the terminal support member 62 so that the heat transfer terminal 60 can elastically move radially with respect to the terminal support member 62 . The elastic member 64 is for reliably turning off the thermal switch 50, and may be a light load spring. The elastic member 64 also helps absorb displacement of the first heat transfer terminal portion 51 due to thermal contraction of the radiation heat shield 40 . The terminal support member 62 may be pipe-shaped.

第2伝熱端子部52は、上述の実施の形態と同様であり、伝熱端子60、端子支持部材62、弾性部材64、支持ピン66、柔軟伝熱部材68を備える。 The second heat transfer terminal portion 52 is similar to the above-described embodiment, and includes heat transfer terminals 60 , terminal support members 62 , elastic members 64 , support pins 66 and flexible heat transfer members 68 .

可動要素154は、結合位置と解除位置とを移動可能であり、その移動方向に沿って延在する側面154aを有する。この側面154aは、可動要素154の円筒形状の外周面にあたる。可動要素154は、解除位置から結合位置に移動されるとき、第1伝熱端子部51に挿入される。このとき、可動要素154は、側面154aで第1伝熱端子部51の伝熱端子60と接触し、伝熱端子60を径方向外側に押し広げる。それにより、第1伝熱端子部51の伝熱端子60が第2伝熱端子部52の伝熱端子60と接触する。このようにして、可動要素154は、結合位置にあるとき第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52を互いに熱的に結合させる。第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52は、可動要素154を介して熱的に結合されるのではなく、それぞれの伝熱端子60の接触により直に熱的に結合される。 Movable element 154 is movable between a coupled position and a released position and has a side surface 154a extending along its direction of movement. The side surface 154 a corresponds to the cylindrical outer peripheral surface of the movable element 154 . The movable element 154 is inserted into the first heat transfer terminal portion 51 when moved from the released position to the coupled position. At this time, the movable element 154 comes into contact with the heat transfer terminal 60 of the first heat transfer terminal portion 51 at the side surface 154a, and spreads the heat transfer terminal 60 radially outward. Thereby, the heat transfer terminal 60 of the first heat transfer terminal portion 51 contacts the heat transfer terminal 60 of the second heat transfer terminal portion 52 . In this manner, the movable element 154 thermally couples the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 to each other when in the coupled position. The first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 are not thermally coupled via the movable element 154, but are directly thermally coupled by the contact of the respective heat transfer terminals 60. .

一方、可動要素154は、結合位置から解除位置に移動されるとき、第1伝熱端子部51から引き抜かれる。このとき、第1伝熱端子部51の伝熱端子60は、弾性部材64の弾性的な復元力により端子支持部材62に対して径方向内側に移動し初期位置に戻される。これにより、第1伝熱端子部51の伝熱端子60は、第2伝熱端子部52の伝熱端子60から離れる。こうして、可動要素154は、解除位置にあるとき第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の熱的な結合を解除させる。 On the other hand, the movable element 154 is pulled out from the first heat transfer terminal portion 51 when moved from the coupled position to the released position. At this time, the heat transfer terminal 60 of the first heat transfer terminal portion 51 moves radially inward with respect to the terminal support member 62 due to the elastic restoring force of the elastic member 64 and is returned to the initial position. As a result, the heat transfer terminal 60 of the first heat transfer terminal portion 51 is separated from the heat transfer terminal 60 of the second heat transfer terminal portion 52 . In this way, the movable element 154 releases the thermal coupling between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 when in the release position.

図1から図10を参照して説明した上述の実施の形態では、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52が軸方向(可動要素154の移動方向)に離間配置されているが、図13(a)および図13(b)に示される実施の形態では、第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52は、軸方向に同じ位置に配置することができる。これにより、コンパクトな熱スイッチ50を実現できる。 In the above-described embodiment described with reference to FIGS. 1 to 10, the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 are spaced apart in the axial direction (moving direction of the movable element 154). However, in the embodiment shown in FIGS. 13(a) and 13(b), the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 can be arranged at the same position in the axial direction. Thereby, a compact thermal switch 50 can be realized.

また、図1から図10を参照して説明した上述の実施の形態では、熱接触の界面が2つあるが(可動伝熱要素54と第1伝熱端子部51の接触面、および可動伝熱要素54と第2伝熱端子部52の接触面)、図13(a)および図13(b)に示される実施の形態では、接触面が1つだけ(第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の接触面のみ)となる。これは熱スイッチ50の伝熱効率の向上につながる。 1 to 10, there are two thermal contact interfaces (the contact surface between the movable heat transfer element 54 and the first heat transfer terminal portion 51, and the movable heat transfer terminal portion 51). 13(a) and 13(b), only one contact surface (first heat transfer terminal 51 and only the contact surface of the second heat transfer terminal portion 52). This leads to improved heat transfer efficiency of the thermal switch 50 .

さらに、図13(a)および図13(b)に示される実施の形態では、初期冷却時間を短縮することができるだけでなく、クエンチ後の再冷却にも有利である。可動要素154は薄肉で軽量で良いため、熱容量を小さくすることができる。そのため、熱スイッチ50のオフのとき可動要素154が室温にあったとしても、熱スイッチ50をオンとしたときの可動要素154から低温部への入熱は小さく、再冷却への影響は少ない。 Furthermore, the embodiment shown in Figures 13(a) and 13(b) not only allows for a shorter initial cooling time, but is also advantageous for re-cooling after quenching. Since the movable element 154 can be thin and lightweight, the heat capacity can be reduced. Therefore, even if the movable element 154 is at room temperature when the thermal switch 50 is turned off, the heat input from the movable element 154 to the low temperature portion when the thermal switch 50 is turned on is small, and there is little effect on recooling.

熱スイッチ50には、シャッター70が設けられてもよい。熱スイッチ50が輻射熱シールド40の内側に設けられているため、シャッター70は、輻射熱シールド40の外側に設けられてもよい。シャッター70は、可動要素154が結合位置にあるとき開かれ、可動要素154が解除位置にあるとき閉じる。 The thermal switch 50 may be provided with a shutter 70 . Since thermal switch 50 is provided inside radiant heat shield 40 , shutter 70 may be provided outside radiant heat shield 40 . Shutter 70 is open when movable element 154 is in the coupled position and closed when movable element 154 is in the released position.

図13(a)および図13(b)に示される実施の形態では、第1伝熱端子部51が第1冷却ステージ22aと熱的に結合され、第2伝熱端子部52が第2冷却ステージ22bと熱的に結合されるが、これと逆の接続も可能である。つまり、第1伝熱端子部51が第2冷却ステージ22bと熱的に結合され、第2伝熱端子部52が第1冷却ステージ22aと熱的に結合されてもよい。この場合、第1伝熱端子部51の伝熱端子60が柔軟伝熱部材68により伝熱部材42に接続され、第2伝熱端子部52の伝熱端子60が柔軟伝熱部材68により輻射熱シールド40に接続されてもよい。 In the embodiment shown in FIGS. 13(a) and 13(b), the first heat transfer terminal portion 51 is thermally coupled with the first cooling stage 22a, and the second heat transfer terminal portion 52 is the second cooling stage 22a. Although it is thermally coupled to stage 22b, the reverse connection is also possible. That is, the first heat transfer terminal portion 51 may be thermally coupled to the second cooling stage 22b, and the second heat transfer terminal portion 52 may be thermally coupled to the first cooling stage 22a. In this case, the heat transfer terminal 60 of the first heat transfer terminal portion 51 is connected to the heat transfer member 42 by the flexible heat transfer member 68, and the heat transfer terminal 60 of the second heat transfer terminal portion 52 is connected by the flexible heat transfer member 68 to radiant heat. It may be connected to the shield 40 .

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。ある実施の形態に関連して説明した種々の特徴は、他の実施の形態にも適用可能である。組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態それぞれの効果をあわせもつ。 The present invention has been described above based on the examples. It should be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and that various design changes and modifications are possible, and that such modifications are within the scope of the present invention. By the way. Various features described in relation to one embodiment are also applicable to other embodiments. A new embodiment resulting from combination has the effects of each of the combined embodiments.

上述の実施の形態では、可動伝熱要素54が解除位置にあるとき、可動伝熱要素54は、真空容器30と第1伝熱端子部51の間に収納されている。これに代えて、例えば、第1伝熱端子部51側の空きスペースが限られている場合には、可動伝熱要素54は、第2伝熱端子部52側に配置され、可動伝熱要素54が解除位置にあるとき、真空容器30と第2伝熱端子部52の間に収納されてもよい。 In the embodiment described above, the movable heat transfer element 54 is housed between the vacuum vessel 30 and the first heat transfer terminal portion 51 when the movable heat transfer element 54 is at the release position. Alternatively, for example, when the free space on the first heat transfer terminal portion 51 side is limited, the movable heat transfer element 54 is arranged on the second heat transfer terminal portion 52 side, and the movable heat transfer element It may be housed between the vacuum vessel 30 and the second heat transfer terminal portion 52 when 54 is in the released position.

上述の実施の形態では、第1伝熱端子部および第2伝熱端子部の両方が伝熱端子60を備えるが、一方の伝熱端子部(例えば第1伝熱端子部51)のみに伝熱端子60が設けられてもよい。この場合、他方の伝熱端子部(例えば第2伝熱端子部52)は、比較例に係る熱スイッチ80のように、可動伝熱要素54の先端が当該伝熱端子部に突き当てられることによって、可動伝熱要素54と熱的に結合されてもよい。 In the above-described embodiment, both the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion are provided with the heat transfer terminal 60, but only one of the heat transfer terminal portions (for example, the first heat transfer terminal portion 51) is provided with the heat transfer terminal portion. A thermal terminal 60 may be provided. In this case, the other heat transfer terminal portion (for example, the second heat transfer terminal portion 52) is such that the tip of the movable heat transfer element 54 abuts against the heat transfer terminal portion as in the thermal switch 80 according to the comparative example. may be thermally coupled with the moveable heat transfer element 54 by a.

ある実施の形態においては、熱スイッチ50は、極低温冷凍機20とは別個に設けられてもよい。極低温装置10用の熱スイッチ50は、極低温装置10の冷却側または被冷却側の一方に設置可能な第1伝熱端子部51と、極低温装置10の冷却側または被冷却側の他方に設置可能な第2伝熱端子部52と、結合位置と解除位置とを移動可能であり、結合位置にあるとき第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52の熱的な結合を媒介し、解除位置にあるとき第1伝熱端子部51と第2伝熱端子部52それぞれとの熱的な結合が解除される可動伝熱要素54と、を備えてもよい。 In some embodiments, thermal switch 50 may be provided separately from cryogenic refrigerator 20 . The thermal switch 50 for the cryogenic device 10 includes a first heat transfer terminal portion 51 that can be installed on either the cooling side or the cooled side of the cryogenic device 10 and the other of the cooling side or the cooled side of the cryogenic device 10. and the second heat transfer terminal portion 52 that can be installed in the joint position and the release position, and the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 are thermally connected when they are in the joint position. and a movable heat transfer element 54 that releases thermal coupling between the first heat transfer terminal portion 51 and the second heat transfer terminal portion 52 when in the release position.

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiment, the embodiment only shows one aspect of the principle and application of the present invention, and the embodiment does not include the claims. Many variations and rearrangements are permissible without departing from the spirit of the invention as defined in its scope.

10 極低温装置、 20 極低温冷凍機、 22a 第1冷却ステージ、 22b 第2冷却ステージ、 50 熱スイッチ、 51 第1伝熱端子部、 52 第2伝熱端子部、 54 可動伝熱要素、 54a 側面、 56 操作部、 56a 回転軸、 60 伝熱端子、 70 シャッター。 10 cryogenic device 20 cryogenic refrigerator 22a first cooling stage 22b second cooling stage 50 thermal switch 51 first heat transfer terminal 52 second heat transfer terminal 54 moveable heat transfer element 54a Side surface 56 Operation unit 56a Rotation shaft 60 Heat transfer terminal 70 Shutter.

Claims (9)

第1冷却ステージと、
前記第1冷却ステージよりも低温に冷却される第2冷却ステージと、
前記第1冷却ステージと熱的に結合される第1伝熱端子部と、
前記第2冷却ステージと熱的に結合される第2伝熱端子部と、
結合位置と解除位置とを移動可能であり、前記結合位置にあるとき前記第1伝熱端子部と前記第2伝熱端子部の熱的な結合を媒介し、前記解除位置にあるとき前記第1伝熱端子部と前記第2伝熱端子部それぞれとの熱的な結合が解除される可動伝熱要素と、を備えることを特徴とする極低温冷凍機。
a first cooling stage;
a second cooling stage cooled to a lower temperature than the first cooling stage;
a first heat transfer terminal thermally coupled to the first cooling stage;
a second heat transfer terminal thermally coupled to the second cooling stage;
It is movable between a coupling position and a releasing position, mediates thermal coupling between the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion when in the coupling position, and releases the second heat transfer terminal portion when in the releasing position. A cryogenic refrigerator, comprising: a movable heat transfer element with which thermal coupling between the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion is released.
前記可動伝熱要素は、その移動方向に沿って延在する側面を有し、
前記第1伝熱端子部および前記第2伝熱端子部の少なくとも一方は、前記可動伝熱要素が前記結合位置にあるとき前記可動伝熱要素の前記側面と接触し、前記可動伝熱要素が前記解除位置にあるとき前記可動伝熱要素の前記側面と非接触となる伝熱端子を有することを特徴とする請求項1に記載の極低温冷凍機。
the moveable heat transfer element has a side surface extending along its direction of movement;
At least one of the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion is in contact with the side surface of the movable heat transfer element when the movable heat transfer element is in the coupled position, and the movable heat transfer element is 2. The cryogenic refrigerator of claim 1, further comprising heat transfer terminals that are out of contact with said side surfaces of said movable heat transfer element when in said released position.
前記伝熱端子は、前記可動伝熱要素が前記結合位置にあるとき前記可動伝熱要素の前記側面に弾性的に押し付けられることを特徴とする請求項2に記載の極低温冷凍機。 3. The cryogenic refrigerator of claim 2, wherein the heat transfer terminals are resiliently pressed against the side surfaces of the moveable heat transfer element when the moveable heat transfer element is in the coupled position. 回転軸まわりに回転可能な操作部をさらに備え、
前記可動伝熱要素は、前記操作部を回転させるとき前記回転軸に沿って移動するように前記操作部と連結されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の極低温冷凍機。
It further has an operation part that can rotate around the rotation axis,
The cryogenic temperature according to any one of claims 1 to 3, wherein the movable heat transfer element is connected to the operating part so as to move along the axis of rotation when the operating part is rotated. refrigerator.
前記第1伝熱端子部と前記第2伝熱端子部の間に設けられ、前記可動伝熱要素が前記結合位置にあるとき開かれ、前記可動伝熱要素が前記解除位置にあるとき閉じるシャッターをさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の極低温冷凍機。 A shutter provided between the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion, which is opened when the movable heat transfer element is in the coupling position and closed when the movable heat transfer element is in the release position. 5. A cryogenic refrigerator according to any one of claims 1 to 4, further comprising: 前記可動伝熱要素は、待機位置にも移動可能であり、前記待機位置にあるとき前記第1伝熱端子部と熱的に結合されるとともに前記第2伝熱端子部との熱的な結合が解除されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の極低温冷凍機。 The movable heat transfer element is also movable to a standby position, and is thermally coupled to the first heat transfer terminal portion and thermally coupled to the second heat transfer terminal portion when in the standby position. 6. The cryogenic refrigerator according to any one of claims 1 to 5, wherein is released. 第1冷却ステージと、
前記第1冷却ステージよりも低温に冷却される第2冷却ステージと、
前記第1冷却ステージと熱的に結合される可動伝熱要素と、
前記第2冷却ステージと熱的に結合される伝熱端子部と、を備え、
前記可動伝熱要素は、結合位置と待機位置とを移動可能であり、その移動方向に沿って延在する側面を有し、前記結合位置にあるとき前記側面で前記伝熱端子部と熱的に結合され、前記待機位置にあるとき前記伝熱端子部との熱的な結合が解除されることを特徴とする極低温冷凍機。
a first cooling stage;
a second cooling stage cooled to a lower temperature than the first cooling stage;
a movable heat transfer element thermally coupled with the first cooling stage;
a heat transfer terminal portion thermally coupled to the second cooling stage;
The movable heat transfer element is movable between a coupling position and a standby position, has a side surface extending along the movement direction, and is thermally connected to the heat transfer terminal portion at the side surface when in the coupling position. and is released from thermal coupling with the heat transfer terminal portion when in the standby position.
極低温装置用の熱スイッチであって、
前記極低温装置の冷却側または被冷却側の一方に設置可能な第1伝熱端子部と、
前記極低温装置の冷却側または被冷却側の他方に設置可能な第2伝熱端子部と、
結合位置と解除位置とを移動可能であり、前記結合位置にあるとき前記第1伝熱端子部と前記第2伝熱端子部の熱的な結合を媒介し、前記解除位置にあるとき前記第1伝熱端子部と前記第2伝熱端子部それぞれとの熱的な結合が解除される可動伝熱要素と、を備えることを特徴とする極低温装置用の熱スイッチ。
A thermal switch for cryogenic equipment, comprising:
a first heat transfer terminal portion that can be installed on either the cooling side or the cooled side of the cryogenic device;
a second heat transfer terminal portion that can be installed on the other of the cooling side and the cooled side of the cryogenic device;
It is movable between a coupling position and a releasing position, mediates thermal coupling between the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion when in the coupling position, and releases the second heat transfer terminal portion when in the releasing position. A thermal switch for a cryogenic apparatus, comprising: a first heat transfer terminal portion and a movable heat transfer element that is thermally decoupled from each of the second heat transfer terminal portions.
極低温装置用の熱スイッチであって、
前記極低温装置の冷却側または被冷却側の一方に設置可能な第1伝熱端子部と、
前記極低温装置の冷却側または被冷却側の他方に設置可能な第2伝熱端子部と、
結合位置と解除位置とを移動可能であり、前記結合位置にあるとき前記第1伝熱端子部と前記第2伝熱端子部を互いに熱的に結合させ、前記解除位置にあるとき前記第1伝熱端子部と前記第2伝熱端子部との熱的な結合を解除させる可動要素と、を備えることを特徴とする極低温装置用の熱スイッチ。
A thermal switch for cryogenic equipment, comprising:
a first heat transfer terminal portion that can be installed on either the cooling side or the cooled side of the cryogenic device;
a second heat transfer terminal portion that can be installed on the other of the cooling side and the cooled side of the cryogenic device;
It is movable between a coupling position and a releasing position, thermally couples the first heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion when in the coupling position, and thermally couples the first heat transfer terminal portion when in the releasing position. A thermal switch for a cryogenic apparatus, comprising: a movable element for releasing thermal coupling between a heat transfer terminal portion and the second heat transfer terminal portion.
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