JP2893210B2 - Cryostat for high temperature superconducting magnetic shield - Google Patents
Cryostat for high temperature superconducting magnetic shieldInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 液体窒素温度付近で超電導となる材料により製作され
た磁気シールドを冷却するクライオスタットに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cryostat for cooling a magnetic shield made of a material that becomes superconductive near liquid nitrogen temperature.
（従来技術） 液体窒素温度付近で超電導となる高温超電導材は、従
来液体窒素13によって冷却されてきた。例として、第５
図を示す。高温超電導材の形状はＵ字形断面の試験管状
の磁気シールドである。(Prior Art) A high-temperature superconducting material that becomes superconducting near the temperature of liquid nitrogen has been cooled by liquid nitrogen 13 conventionally. For example, the fifth
The figure is shown. The shape of the HTS material is a U-shaped test tube magnetic shield.
高温超電導磁気シールド４は、断熱容器15に囲繞さ
れ、該断熱容器15から断熱保持体５によって支承され
る。前記断熱容器15内に液体窒素13を供給することによ
り、前記高温超電導磁気シールド４は、冷却し内側に零
磁場を実現する。The high-temperature superconducting magnetic shield 4 is surrounded by a heat insulating container 15, and is supported by the heat insulating holder 5 from the heat insulating container 15. By supplying the liquid nitrogen 13 into the heat insulating container 15, the high-temperature superconducting magnetic shield 4 cools and realizes a zero magnetic field inside.
ただし、セラミック系等で非常に脆い材料でできてい
る高温超電導磁気シールド４は、徐々に冷却する必要が
あり、この方法では冷却が難しい。However, it is necessary to gradually cool the high-temperature superconducting magnetic shield 4 made of a very brittle material such as a ceramic material, and this method is difficult to cool.
特に高温超電導磁気シールド４がサンプル程度の小さ
い物なら問題は少ないが、実用化に近ずき大きな物を冷
却するようになると、更に徐冷することが難しくなる。In particular, if the high-temperature superconducting magnetic shield 4 is as small as a sample, there are few problems. However, as it approaches practical use and large objects are cooled, it becomes more difficult to gradually cool.
また、長時間になると液体窒素13の補給に留意しなけ
ればならない。In addition, it is necessary to pay attention to replenishment of the liquid nitrogen 13 in a long time.
徐々に冷却するための従来の例を第６図に示す。 FIG. 6 shows a conventional example for gradually cooling.
高温超電導磁気シールド４をシールド材カバー容器２
で囲繞し、セラミックパウダー14を充填する。したがっ
て、液体窒素13からの冷却は、セラミックパウダー14を
通して、徐々に行われる。High-temperature superconducting magnetic shield 4 is covered with shield material cover container 2
And the ceramic powder 14 is filled. Therefore, the cooling from the liquid nitrogen 13 is performed gradually through the ceramic powder 14.
しかし、次の欠点がある。すなわち、高温超電導磁気
シールド４は、実験の繰り返しにより、常温から液体窒
素温度に変わる度に、収縮・膨張を繰り返す。However, there are the following disadvantages. That is, the high-temperature superconducting magnetic shield 4 repeats contraction and expansion each time the temperature changes from room temperature to liquid nitrogen temperature by repeating the experiment.
この結果、セラミックパウダー14は、高温超電導磁気
シールド４の拘束により圧迫を繰り返し、セラミック系
等で非常に脆い材料でできている高温超電導磁気シール
ド４は破損しやすい。また、第５図の例と同様に、長時
間になると液体窒素13の補給に留意しなければならな
い。As a result, the ceramic powder 14 is repeatedly pressed by the restraint of the high-temperature superconducting magnetic shield 4, and the high-temperature superconducting magnetic shield 4 made of a ceramic or other very brittle material is easily broken. Also, as in the example of FIG. 5, care must be taken to supply liquid nitrogen 13 over a long period of time.
（発明が解決しようとする課題） 高温超電導磁気シールド４を徐々に冷却し、セラミッ
クパウダー14等で拘束・圧迫せず、長時間にわたって
も、液体窒素13の補給に留意せずにすむクライオスタッ
トを提供する。(Problem to be Solved by the Invention) Provided is a cryostat that gradually cools the high-temperature superconducting magnetic shield 4, does not restrain and press with the ceramic powder 14 or the like, and does not need to pay attention to the supply of the liquid nitrogen 13 for a long time. I do.
（課題を解決する為の手段） 高温超電導磁気シールドを内蔵するクライオスタット
において、高温超電導磁気シールド（４）を断熱保持体
（５）を介してシールド材カバー容器（２）内に支承す
るとともに、該シールド材カバー容器（２）内に熱伝達
用封入ガス（３）を封入し、前記シールド材カバー容器
（２）を真空容器（１）内に密封し、該真空容器（１）
内に設置した小型冷凍機（９）により前記シールド材カ
バー容器（２）を冷却するようにしたことを特徴とす
る。(Means for Solving the Problems) In a cryostat incorporating a high-temperature superconducting magnetic shield, a high-temperature superconducting magnetic shield (4) is supported in a shielding material cover container (2) via a heat insulating holder (5). A sealed gas (3) for heat transfer is sealed in a shielding material cover container (2), and the shielding material cover container (2) is sealed in a vacuum container (1).
The shield material cover container (2) is cooled by a small refrigerator (9) installed therein.
（作 用） 第１図の作用について説明すると、図示しない圧縮機
により供給された高圧ガスは、小型冷凍機９で断熱膨張
して冷熱を発生させる。この発生冷熱は、シールド材カ
バー容器２→熱伝達用封入ガス３→高温超電導磁気シー
ルド４に伝えられる。(Operation) Explaining the operation of FIG. 1, high-pressure gas supplied by a compressor (not shown) is adiabatically expanded by a small refrigerator 9 to generate cold heat. This generated cold heat is transmitted to the shield material cover container 2 → the heat transfer sealing gas 3 → the high-temperature superconducting magnetic shield 4.
高温超電導磁気シールド４は、ガスの伝熱によって徐
々に冷却される。熱伝達用封入ガス３の圧力を調節する
ことにより、冷却時間を調整することも可能である。The high-temperature superconducting magnetic shield 4 is gradually cooled by the heat transfer of the gas. The cooling time can be adjusted by adjusting the pressure of the heat transfer sealing gas 3.
ガスで冷却するため、高温超電導磁気シールド４は拘
束・圧迫されることがなく破損の恐れがない。Since it is cooled by the gas, the high-temperature superconducting magnetic shield 4 is not restrained or pressed and there is no fear of breakage.
第２図は、小型冷凍機９の振動が問題になる場合、高
温超電導磁気シールド４を使用中には、小型冷凍機９を
運転しなくてもよい構成になっている。FIG. 2 shows a configuration in which when the vibration of the small refrigerator 9 becomes a problem, the small refrigerator 9 does not need to be operated while the high-temperature superconducting magnetic shield 4 is used.
この場合、ガスは小型冷凍機９の冷却部で、液化温度
以下になる窒素ガス等を封入する。小型冷凍機９の稼働
により冷熱は、シールド材カバー容器→熱伝達用封入ガ
ス３→高温超電導磁気シールド４に伝えられる。高温超
電導磁気シールド４は、ガスの伝熱によって徐々に冷却
される。In this case, the gas is filled in the cooling section of the small refrigerator 9 with nitrogen gas or the like having a liquefaction temperature or lower. By the operation of the small refrigerator 9, the cold heat is transmitted to the shield material cover container → the heat transfer sealing gas 3 → the high temperature superconducting magnetic shield 4. The high-temperature superconducting magnetic shield 4 is gradually cooled by the heat transfer of the gas.
シールド材カバー容器２内が冷却されるに伴い、ガス
移送管11を通じてガスタンク12よりガスが供給され、最
終的にはシールド材カバー容器２内に液体窒素13が貯蔵
される。As the inside of the shielding material cover 2 is cooled, gas is supplied from the gas tank 12 through the gas transfer pipe 11, and finally, the liquid nitrogen 13 is stored in the shielding material cover 2.
この状態で小型冷凍機９の運転を停止して高温超電導
磁気シールド４に振動のない零磁場を実現する。In this state, the operation of the small refrigerator 9 is stopped to realize a zero magnetic field without vibration in the high-temperature superconducting magnetic shield 4.
第３図の作用について説明すると、小型冷凍機９の冷
却部で発生した冷熱は、フレキシブル伝熱体７よりシー
ルド材カバー容器２→熱伝達用封入ガス３→高温超電導
磁気シールド４に伝えられる。The operation of FIG. 3 will be described. Cold heat generated in the cooling section of the small refrigerator 9 is transmitted from the flexible heat transfer member 7 to the shield material cover container 2 → the heat transfer sealing gas 3 → the high temperature superconducting magnetic shield 4.
前記シールド材カバー容器２は、断熱支持体10によっ
て前記真空容器１に支持されているが、小型冷凍機９が
ベローズ接手８によって真空容器１に弾力的に装着され
ている為、振動の影響を受けにくい。The shielding material cover container 2 is supported by the vacuum container 1 by a heat insulating support 10. However, since the small refrigerator 9 is elastically mounted on the vacuum container 1 by the bellows joint 8, the influence of vibration is reduced. Hard to receive.
第４図の作用について説明すると、小型冷凍機９稼働
時に高温超電導磁気シールド４に極力振動が加わらない
ようにベローズ接手８と高圧配管20および低圧戻り配管
19によって、振動吸収する。4 will be described. The bellows joint 8, the high pressure pipe 20, and the low pressure return pipe are used to minimize the vibration applied to the high-temperature superconducting magnetic shield 4 when the small refrigerator 9 is operated.
By 19, vibration is absorbed.
圧縮機ユニット16により昇圧された高圧ガスは、小型
冷凍機９に導かれるが、この一部高圧ガスを分岐し、バ
イパス弁21→熱交換器17→冷凍機熱交換部18を通って冷
却されたガスは、高圧配管20を経由してシールド材カバ
ー容器２を冷却する。The high-pressure gas pressurized by the compressor unit 16 is guided to the small refrigerator 9, and partially branches the high-pressure gas and is cooled through the bypass valve 21 → the heat exchanger 17 → the refrigerator heat exchange section 18. The cooled gas cools the shielding material cover container 2 via the high-pressure pipe 20.
冷却を終えたガスは、低圧戻り配管19を通り、熱交換
器17によりバイパス弁21よりの流入ガスを予冷する。The cooled gas passes through the low-pressure return pipe 19, and the heat exchanger 17 pre-cools the inflow gas from the bypass valve 21.
（実施例） 第１図に示す実施例は、断面がＵ字形の試験管状に形
成したセラミック系高温超電導物質を高温超電導磁気シ
ールド４とする。断熱保持体５として発泡スチロールを
使用し、超電導物質の保護をはかる。(Embodiment) In the embodiment shown in FIG. 1, a high-temperature superconducting magnetic shield 4 is made of a ceramic-based high-temperature superconducting material formed in a test tube having a U-shaped cross section. Styrofoam is used as the heat insulating holder 5 to protect the superconducting material.
シールド材カバー容器２に熱伝達用封入ガス３として
ヘリウムを充填する。小型冷凍機９として畜冷式のギフ
ォード・マクマホンサイクルのヘリウム冷凍機を使用す
る。冷却部とシールド材カバー容器２の接合にはインジ
ュームをはさみ、ねじ止めとする。Helium is filled in the shielding material cover container 2 as the heat transfer filling gas 3. As the small refrigerator 9, a refrigerated helium refrigerator of Gifford McMahon Cycle is used. An indium is inserted between the cooling part and the shield material cover container 2 and screwed.
シールド材カバー容器２および真空容器１は、非磁性
のアルミを使用し、凹字形断面の円柱型に形成し中央の
穴に零磁場を発生させ外部から利用する。The shielding material cover container 2 and the vacuum container 1 are made of non-magnetic aluminum, are formed in a cylindrical shape with a concave cross section, generate a zero magnetic field in the center hole, and are used from outside.
第２図に示す実施例は、熱伝達用封入ガス３として窒
素を使用する。The embodiment shown in FIG. 2 uses nitrogen as the heat transfer filling gas 3.
第３図に示す実施例は、フレキシブル伝熱体７とし
て、細線形の銅線で編んだ網状のものをねじ止めとす
る。断熱支持材10としては、断熱効果と強度のためにFR
Pにて両フランジ付パイプ状に形成し、ねじ止めとす
る。In the embodiment shown in FIG. 3, as the flexible heat transfer member 7, a net-like material knitted with a fine linear copper wire is screwed. As the heat insulating support material 10, FR is used for heat insulating effect and strength.
Formed into a pipe with both flanges at P and screwed.
第４図に示す実施例は、高圧配管20および低圧戻り管
19にフレキシブル配管を使用し振動をシールド材カバー
容器２に伝えないようにする。The embodiment shown in FIG. 4 shows a high pressure pipe 20 and a low pressure return pipe.
At 19, a flexible pipe is used so that vibration is not transmitted to the shielding material cover container 2.
（発明の効果） 高温超電導磁気シールド４は、ガスの伝熱によって徐
々に冷却される。従って熱伝達用封入ガス３の圧力を調
節することにより、冷却時間を調整することも可能であ
る。(Effect of the Invention) The high-temperature superconducting magnetic shield 4 is gradually cooled by the heat transfer of the gas. Therefore, the cooling time can be adjusted by adjusting the pressure of the heat transfer sealing gas 3.
ガスで冷却するため、高温超電導磁気シールド４は拘
束・圧迫されることがなく破損の恐れがない。Since it is cooled by the gas, the high-temperature superconducting magnetic shield 4 is not restrained or pressed and there is no fear of breakage.
第１図は請求項１記載の断面図。 第２図は請求項２記載の断面図。 第３図は請求項３記載の断面図。 第４図は請求項４記載の断面図。 第５図は従来の断面図。 第６図は従来の断面図。 １……真空容器 ２……シールド材カバー容器 ３……熱伝達用封入ガス ４……高温超電導磁気シールド ５……断熱保持体、６……ガス封止管 ７……フレキシブル伝熱体 ８……ベローズ接手、９……小型冷凍機 10……断熱支持材、11……ガス移送管 12……ガスタンク、13……液体窒素 14……セラミックパウダー 15……断熱容器、16……圧縮器ユニット 17……熱交換器、18……冷凍機熱交換部 19……低圧戻り配管、20……高圧配管 21……バイパス弁 FIG. 1 is a sectional view according to claim 1. FIG. 2 is a sectional view according to claim 2. FIG. 3 is a sectional view according to claim 3. FIG. 4 is a sectional view according to claim 4. FIG. 5 is a conventional sectional view. FIG. 6 is a conventional sectional view. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container 2 ... Shield material cover container 3 ... Heat transfer sealing gas 4 ... High temperature superconducting magnetic shield 5 ... Heat insulation holder, 6 ... Gas sealing tube 7 ... Flexible heat transfer material 8 ... ... bellows joint, 9 ... small refrigerator 10 ... heat insulating support material, 11 ... gas transfer pipe 12 ... gas tank, 13 ... liquid nitrogen 14 ... ceramic powder 15 ... heat insulating container, 16 ... compressor unit 17 heat exchanger 18 freezer heat exchange section 19 low pressure return pipe 20 high pressure pipe 21 bypass valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−282806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250875（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 39/04 G12B 17/02 H05K 9/00 F25D 3/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-282806 (JP, A) JP-A-64-65809 (JP, A) JP-A-63-250875 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 39/04 G12B 17/02 H05K 9/00 F25D 3/10
Claims (4)
オスタットにおいて、高温超電導磁気シールド（４）を
断熱保持体（５）を介してシールド材カバー容器（２）
内に支承するとともに、該シールド材カバー容器（２）
内に熱伝達用封入ガス（３）を封入し、前記シールド材
カバー容器（２）を真空容器（１）内に密封し、該真空
容器（１）内に設置した小型冷凍機（９）により前記シ
ールド材カバー容器（２）を冷却するようにしたことを
特徴とする高温超電導磁気シールド用クライオスタッ
ト。1. A cryostat having a built-in high-temperature superconducting magnetic shield, wherein a high-temperature superconducting magnetic shield (4) is shielded via a heat insulating holder (5).
And a shielding material cover container (2)
A sealed gas (3) for heat transfer is sealed in the inside, the shielding material cover container (2) is sealed in a vacuum container (1), and a small refrigerator (9) installed in the vacuum container (1). A cryostat for a high-temperature superconducting magnetic shield, wherein the shield material cover container (2) is cooled.
クライオスタットにおいて、前記シールド材カバー容器
（２）は、ガス移送管（11）を介してガスタンク（12）
を接続してなることを特徴とする高温超電導磁気シール
ド用クライオスタット。2. The high-temperature superconducting magnetic shield cryostat according to claim 1, wherein said shield material cover container (2) is provided with a gas tank (12) via a gas transfer pipe (11).
A cryostat for high-temperature superconducting magnetic shields, characterized by being connected to
クライオスタットにおいて、前記シールド材カバー容器
（２）とフレキシブル伝熱体（７）を介して小型冷凍機
（９）の冷却部と接続し、前記小型冷凍機（９）は、ベ
ローズ接手（８）を介して真空容器（１）と弾装し、前
記シールド材カバー容器（２）は断熱支持体（10）を介
して、前記真空容器（１）に支承してなることを特徴と
する高温超電導磁気シールド用クライオスタット。3. A cryostat for a high-temperature superconducting magnetic shield according to claim 1, wherein the shield member cover container (2) is connected to a cooling part of a small refrigerator (9) via a flexible heat transfer member (7); The small refrigerator (9) is mounted on the vacuum container (1) via a bellows joint (8), and the shield material cover container (2) is connected to the vacuum container (2) via a heat insulating support (10). A cryostat for a high-temperature superconducting magnetic shield characterized by being supported by 1).
クライオスタットにおいて、真空容器（１）を２室に分
け、ベローズ接手（８）で接続し、１室に小型冷凍機
（９）を固定し、冷凍機熱交換部（18）および熱交換部
（17）によってガスを冷却し高圧配管（20）を介し、他
室に断熱支持体（10）によって固定したシールド材カバ
ー容器（２）を冷却して、ガスを低圧戻り管（19）に循
環することを特徴とする高温超電導磁気シールド用クラ
イオスタット。4. A cryostat for a high-temperature superconducting magnetic shield according to claim 1, wherein the vacuum vessel (1) is divided into two chambers, connected by bellows joints (8), and a small refrigerator (9) is fixed in one chamber. The gas is cooled by the refrigerator heat exchange unit (18) and the heat exchange unit (17), and the shield material cover container (2) fixed to the other room by the heat insulating support (10) through the high pressure pipe (20) is cooled. And a gas circulating through a low-pressure return pipe (19).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230647A JP2893210B2 (en) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | Cryostat for high temperature superconducting magnetic shield |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230647A JP2893210B2 (en) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | Cryostat for high temperature superconducting magnetic shield |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04112585A JPH04112585A (en) | 1992-04-14 |
| JP2893210B2 true JP2893210B2 (en) | 1999-05-17 |
Family
ID=16911073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2230647A Expired - Lifetime JP2893210B2 (en) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | Cryostat for high temperature superconducting magnetic shield |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2893210B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4797000B2 (en) * | 2007-07-17 | 2011-10-19 | 住友重機械工業株式会社 | Cooling device for high-temperature superconducting magnetic shield |
-
1990
- 1990-09-03 JP JP2230647A patent/JP2893210B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04112585A (en) | 1992-04-14 |
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