JP2836221B2 - 超電導マグネット用冷却装置 - Google Patents
超電導マグネット用冷却装置Info
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は超電導マグネット用冷却装置に関するもの
である。
である。
［従来の技術］ 第５図は特願平01−286914号に示された従来の超電導
マグネット用冷却装置を示す断面図である。
マグネット用冷却装置を示す断面図である。
図において（１）は３段GM冷凍機、（２）は排気管、
（３）は吸気管、（４）は圧縮機、（５）は第１段冷凍
ステージ、（６）は第２段冷凍ステージ、（７）は第３
段冷凍ステージ、（８）はヘリウム槽、（９）は第２段
冷凍ステージ（６）によって冷却される第２段熱シール
ド、（10）は第１段冷凍ステージ（５）によって冷却さ
れる第１段熱シールド、（11）は断熱のための真空槽、
（12）は液体ヘリウム、（13）は液ヘリウム（12）によ
って極低温（例えば4.2K）に冷却される超電導マグネッ
ト、（14）は第３段冷凍ステージ（７）で凝縮された液
体ヘリウム、（15）はポートである。
（３）は吸気管、（４）は圧縮機、（５）は第１段冷凍
ステージ、（６）は第２段冷凍ステージ、（７）は第３
段冷凍ステージ、（８）はヘリウム槽、（９）は第２段
冷凍ステージ（６）によって冷却される第２段熱シール
ド、（10）は第１段冷凍ステージ（５）によって冷却さ
れる第１段熱シールド、（11）は断熱のための真空槽、
（12）は液体ヘリウム、（13）は液ヘリウム（12）によ
って極低温（例えば4.2K）に冷却される超電導マグネッ
ト、（14）は第３段冷凍ステージ（７）で凝縮された液
体ヘリウム、（15）はポートである。
次に動作について説明する。
超電導マグネット（13）がヘリウム槽（８）に収納さ
れて、液体ヘリウム（12）によって冷却されている。熱
シールド（９）（10）は輻射によるヘリウム槽（８）へ
の熱進入を小さくするものである。これらは真空断熱の
ために真空槽（11）の内部に設置される。しかし、この
ように断熱を施しても常温部からの熱進入は小さいなが
らも存在し、液体ヘリウム（12）は蒸発する。ヘリウム
は非常に高価であり資源的にも限られているので、３段
GM冷凍機（１）で寒冷を発生し、第３段冷凍ステージ
（７）にこの蒸発したヘリウムガスを再凝縮しヘリウム
の消費を無くしている。
れて、液体ヘリウム（12）によって冷却されている。熱
シールド（９）（10）は輻射によるヘリウム槽（８）へ
の熱進入を小さくするものである。これらは真空断熱の
ために真空槽（11）の内部に設置される。しかし、この
ように断熱を施しても常温部からの熱進入は小さいなが
らも存在し、液体ヘリウム（12）は蒸発する。ヘリウム
は非常に高価であり資源的にも限られているので、３段
GM冷凍機（１）で寒冷を発生し、第３段冷凍ステージ
（７）にこの蒸発したヘリウムガスを再凝縮しヘリウム
の消費を無くしている。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の超電導マグネット用冷却装置に使用されている
３段GM冷凍機の第３段冷凍ステージは、例えば銅で作ら
れているのでヘリウムの液化温度である4.2Kでは比熱が
ほとんどゼロになる。そこでヘリウムが膨張するとき断
熱的な変化になる。これを第６図に示すＴ−Ｓ線図で考
えるとＡ−Ｃに示すような断熱的な変化になる。このた
め第６図に示す等温膨張過程（Ａ−Ｂ）と比較すると、
ABCで囲まれた面積分の寒冷が少なくなり冷凍機の効率
が悪化するという課題があった。
３段GM冷凍機の第３段冷凍ステージは、例えば銅で作ら
れているのでヘリウムの液化温度である4.2Kでは比熱が
ほとんどゼロになる。そこでヘリウムが膨張するとき断
熱的な変化になる。これを第６図に示すＴ−Ｓ線図で考
えるとＡ−Ｃに示すような断熱的な変化になる。このた
め第６図に示す等温膨張過程（Ａ−Ｂ）と比較すると、
ABCで囲まれた面積分の寒冷が少なくなり冷凍機の効率
が悪化するという課題があった。
［課題を解決するための手段］ この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、ヘリウムを凝縮する第３段冷凍ステージに、
液化されたヘリウムを一定量蓄えられる液溜を設けたも
のである。
たもので、ヘリウムを凝縮する第３段冷凍ステージに、
液化されたヘリウムを一定量蓄えられる液溜を設けたも
のである。
［作用］ 第３段冷凍ステージに比熱の大きな液体ヘリウムが蓄
えられているので、ヘリウムの膨張過程が等温的な変化
となり発生冷凍量を増大することが可能になる。
えられているので、ヘリウムの膨張過程が等温的な変化
となり発生冷凍量を増大することが可能になる。
［実施例］ 以下この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は超電導マグネット装置を示す断面図で、図に
おいて（１）〜（６）及び（８）〜（15）は上記従来の
ものと全く同一である。（７）は第３段冷凍ステージで
凝縮されたヘリウムが、一定量蓄えられるようにヘリウ
ム溜まり（16）を取り付けている。第２図にヘリウム溜
まり（16）部分の拡大図を示す。
おいて（１）〜（６）及び（８）〜（15）は上記従来の
ものと全く同一である。（７）は第３段冷凍ステージで
凝縮されたヘリウムが、一定量蓄えられるようにヘリウ
ム溜まり（16）を取り付けている。第２図にヘリウム溜
まり（16）部分の拡大図を示す。
上記のように構成された超電導マグネット用冷却装置
においては、第３段冷凍ステージ（７）に銅（比熱0.1J
/Kg・Ｋ）より低温で比熱の大きな液体ヘリウム（比熱4
000J/Kg・Ｋ）を溜めれるヘリウム溜まり（16）を取り
付けてあるので、GM冷凍機膨張室内のヘリウムの膨張過
程が等温的な変化となり、発生冷凍量を増大することが
可能になる。また、第４図に示すようにヘリウム溜まり
（16）に拡大伝熱面（17）を設けることに依って伝熱が
促進され効果を増大することが可能になる。
においては、第３段冷凍ステージ（７）に銅（比熱0.1J
/Kg・Ｋ）より低温で比熱の大きな液体ヘリウム（比熱4
000J/Kg・Ｋ）を溜めれるヘリウム溜まり（16）を取り
付けてあるので、GM冷凍機膨張室内のヘリウムの膨張過
程が等温的な変化となり、発生冷凍量を増大することが
可能になる。また、第４図に示すようにヘリウム溜まり
（16）に拡大伝熱面（17）を設けることに依って伝熱が
促進され効果を増大することが可能になる。
なお、上記実施例では第３段冷凍ステージにヘリウム
溜まり（16）を設けたが、第３図に示すように第３段冷
凍ステージに多孔質体（26）に取り付け、一定量の液体
ヘリウムが保持されるようにしても同様な効果が得られ
る。
溜まり（16）を設けたが、第３図に示すように第３段冷
凍ステージに多孔質体（26）に取り付け、一定量の液体
ヘリウムが保持されるようにしても同様な効果が得られ
る。
なお、上記実施例ではGM冷凍機に関して述べたが、他
の蓄冷式冷凍機、例えばスターリング冷凍機やソルベー
冷凍機にも適用できる。また、単段膨張式や２段膨張式
及び４段膨張式以上の冷凍機にも使用できることは明か
である。
の蓄冷式冷凍機、例えばスターリング冷凍機やソルベー
冷凍機にも適用できる。また、単段膨張式や２段膨張式
及び４段膨張式以上の冷凍機にも使用できることは明か
である。
［発明の効果］ 第３段冷凍ステージに比熱の大きな液体ヘリウムが蓄
えられているので、ヘリウムの膨張過程が等温的な変化
となり発生冷凍量を増大することが可能になり、効率を
向上することが可能になる。
えられているので、ヘリウムの膨張過程が等温的な変化
となり発生冷凍量を増大することが可能になり、効率を
向上することが可能になる。
第１図はこの発明の一実施例による超電導マグネット用
冷却装置を示す断面図、第２図はこの発明の一実施例に
よる超電導マグネット用冷却装置を示す拡大断面図、第
３図及び第４図はこの発明の他の実施例を示す超電導マ
グネット用冷却装置の断面図、第５図は従来の超電導マ
グネット用冷却装置を示す断面図、第６図はＴ−Ｓ線図
である。 図において、（１）は３段GM冷凍器、（２）は排気管、
（３）は吸気管、（４）は圧縮器、（５）は第１段冷凍
ステージ、（６）は第２段冷凍ステージ、（７）は第３
段冷凍ステージ、（８）はヘリウム槽、（９）は第２段
シールド、（10）は第１段シールド、（11）は真空槽、
（12）は液体ヘリウム、（13）は超電導マグネット、
（14）は凝縮液体ヘリウム、（15）はヘリウムポート、
（16）はヘリウム溜まりである。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
冷却装置を示す断面図、第２図はこの発明の一実施例に
よる超電導マグネット用冷却装置を示す拡大断面図、第
３図及び第４図はこの発明の他の実施例を示す超電導マ
グネット用冷却装置の断面図、第５図は従来の超電導マ
グネット用冷却装置を示す断面図、第６図はＴ−Ｓ線図
である。 図において、（１）は３段GM冷凍器、（２）は排気管、
（３）は吸気管、（４）は圧縮器、（５）は第１段冷凍
ステージ、（６）は第２段冷凍ステージ、（７）は第３
段冷凍ステージ、（８）はヘリウム槽、（９）は第２段
シールド、（10）は第１段シールド、（11）は真空槽、
（12）は液体ヘリウム、（13）は超電導マグネット、
（14）は凝縮液体ヘリウム、（15）はヘリウムポート、
（16）はヘリウム溜まりである。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 松本 隆博 兵庫県赤穂市天和651番地 三菱電機株 式会社赤穂製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 6/00
Claims (1)
- 【請求項１】ヘリウム槽、輻射熱シールド、真空槽及び
多段式の蓄冷型ヘリウム冷凍機からなる超電導マグネッ
ト用冷却装置において、上記冷凍機の最終段の冷凍ステ
ージに液体ヘリウムを保持する部分を設けたことを特徴
とする超電導マグネット用冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225634A JP2836221B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 超電導マグネット用冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225634A JP2836221B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 超電導マグネット用冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107805A JPH04107805A (ja) | 1992-04-09 |
| JP2836221B2 true JP2836221B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=16832382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2225634A Expired - Fee Related JP2836221B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 超電導マグネット用冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836221B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3767766B2 (ja) * | 1997-11-28 | 2006-04-19 | 三菱電機株式会社 | 超電導磁石装置 |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2225634A patent/JP2836221B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107805A (ja) | 1992-04-09 |
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