JP3418949B2 - クライオスタットの熱スイッチ装置 - Google Patents

クライオスタットの熱スイッチ装置

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JP3418949B2 JP24595697A JP24595697A JP3418949B2 JP 3418949 B2 JP3418949 B2 JP 3418949B2 JP 24595697 A JP24595697 A JP 24595697A JP 24595697 A JP24595697 A JP 24595697A JP 3418949 B2 JP3418949 B2 JP 3418949B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F25D19/006Thermal coupling structure or interface

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はクライオスタットの
熱スイッチ装置にかかるもので、とくにGM冷凍機など
の冷凍機からの固体熱伝導により超電導コイルを冷却す
る冷凍機冷却型超電導マグネット装置その他のクライオ
スタットの熱スイッチ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のクライオスタットの熱スイッチ装
置について、クライオスタット(低温保持装置)として
冷凍機冷却型超電導マグネット装置1を例に取って図2
および図3にもとづき概説する。図2は、冷凍機冷却型
超電導マグネット装置1の概略側面図であって、冷凍機
冷却型超電導マグネット装置1は、超電導コイル2(被
冷却体)と、GM冷凍機などの冷凍機3と、熱スイッチ
装置4と、を有する。
【0003】冷凍機3は、真空フランジ5にこれを固定
するとともに、第1段冷却ステージ6および第2段冷却
ステージ7を有し、第1段冷却ステージ6に第1熱負荷
フランジ8を、第2段冷却ステージ7に第2熱負荷フラ
ンジ9をそれぞれ熱接触させてある。第1段冷却ステー
ジ6は約40Kレベルに、第2段冷却ステージ7は約4
Kレベルにまでそれぞれ冷却する。
【0004】上記第2熱負荷フランジ9に超電導コイル
2を接触させ、これを極低温に冷却してその超電導状態
を維持する。
【0005】熱スイッチ装置4は、熱スイッチハンドル
10と、第1段熱スイッチ11と、第2段熱スイッチ1
2と、これらを連結する連結ロッド13と、を有する。
【0006】第1段熱スイッチ11は、第1熱負荷フラ
ンジ8を介して冷凍機3の第1段冷却ステージ6に接触
している。
【0007】第2段熱スイッチ12は、連結ロッド13
を介して第1段熱スイッチ11に熱接触しているととも
に、第2熱負荷フランジ9を介して冷凍機3の第2段冷
却ステージ7に接離する。
【0008】すなわち、熱スイッチハンドル10を正逆
方向に回転させることにより、第1段熱スイッチ11が
第1熱負荷フランジ8に接触したまま、連結ロッド13
を介してネジ機構(図示せず)などにより、第2段熱ス
イッチ12を第2熱負荷フランジ9に接離させることが
できる。
【0009】図3は、第1段冷却ステージ6(第1熱負
荷フランジ8)部分および第2段冷却ステージ7(第2
熱負荷フランジ9)部分の冷却経過を示すグラフであっ
て、図示のように、冷凍機3による冷却開始から第1段
冷却ステージ6の方が早く温度が低下し、所定時間経過
後は第2段冷却ステージ7の温度の方がより低くなり、
最終的には第1段冷却ステージ6が温度約40Kに、第
2段冷却ステージ7が温度約4Kにそれぞれなること、
つまり第1段冷却ステージ6および第2段冷却ステージ
7の最終安定状態までは冷却経過に時間差があることが
わかる。
【0010】こうした構成の冷凍機冷却型超電導マグネ
ット装置1において、図3の逆転時間tまでは、第1段
冷却ステージ6(第1熱負荷フランジ8)の方が第2段
冷却ステージ7(第2熱負荷フランジ9)より低温であ
るため、熱スイッチ装置4の熱スイッチハンドル10を
操作して第2段熱スイッチ12を第2熱負荷フランジ9
に接触させておくことにより、第1段冷却ステージ6か
ら第1熱負荷フランジ8、第1段熱スイッチ11および
連結ロッド13を介して第2熱負荷フランジ9(第2段
冷却ステージ7)を冷却可能であり、その冷却効率、ひ
いては超電導コイル2の冷却効率を上げるようにしてい
る。なお、冷却の容量としては、第1段冷却ステージ6
の方が第2段冷却ステージ7より大きいので、上記冷却
効率の向上(冷凍機冷却型超電導マグネット装置1の性
能向上)が可能である。
【0011】しかしながら、熱スイッチ装置4において
は、第2段熱スイッチ12の面と第2熱負荷フランジ9
の面とが、ある面圧以上にならないと必要な冷却伝熱作
用を有効に行うことが困難であるという問題がある。
【0012】しかも、従来の熱スイッチハンドル10に
は単純なオン・オフ方向しかなく、第2段熱スイッチ1
2と第2熱負荷フランジ9との面圧が作業者によって違
いがあり、必要な冷却伝熱体とならず、作業者によって
超電導コイル2の冷却時間に相違がでてしまうという問
題がある。
【0013】さらに、熱スイッチハンドル10に単純な
オン・オフ方向しかないため、そのオン・オフ状態が非
常に識別しにくく、誤操作をしてしまう場合もある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、作業者によって熱ス
イッチと冷凍機の冷却ステージないし熱負荷フランジと
の間の面圧の相違をなくし、ほぼ等しい時間で超電導コ
イルなどの被冷却体を冷却することができるクライオス
タットの熱スイッチ装置を提供することを課題とする。
【0015】また本発明は、熱スイッチと冷凍機の冷却
ステージないし熱負荷フランジとの接触状態を常に一定
に実現することができるクライオスタットの熱スイッチ
装置を提供することを課題とする。
【0016】また本発明は、熱スイッチハンドルのオン
・オフ状態を容易に判別することができるようにしたク
ライオスタットの熱スイッチ装置を提供することを課題
とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、熱ス
イッチ装置に接触状態表示手段を設ければよいことに着
目したもので、少なくとも第1段冷却ステージおよび第
2段冷却ステージを有する冷凍機からの固体熱伝導によ
り被冷却体を冷却するクライオスタットにおいて、上記
第1段冷却ステージおよび第2段冷却ステージに接離す
る熱スイッチと、この熱スイッチを操作する熱スイッチ
ハンドルと、を有するクライオスタットの熱スイッチ装
置であって、上記第1段冷却ステージあるいは上記第2
段冷却ステージの少なくともいずれか一方と上記熱スイ
ッチとの間の接触状態を表示可能な接触状態表示手段
を、上記熱スイッチハンドルに設けたことを特徴とする
クライオスタットの熱スイッチ装置である。
【0018】上記熱スイッチは、上記第1段冷却ステー
ジに接触している第1段熱スイッチと、この第1段熱ス
イッチに接触しているとともに上記第2段冷却ステージ
に接離する第2段熱スイッチと、からこれを構成するこ
とができる。
【0019】上記接触状態表示手段は、第1段冷却ステ
ージあるいは第2段冷却ステージの少なくともいずれか
一方と熱スイッチとの間の接触圧表示手段あるいは面圧
検出手段などその他その接触状態を作業者に表示可能な
手段であれば、熱スイッチ装置の機構に応じて任意のも
のを採用することができ、たとえばこれを上記熱スイッ
チハンドルの回転目盛り計とすることができる。また、
熱スイッチ装置が揺動式の熱スイッチハンドルを備えた
機構である場合に、接触状態表示手段としては、熱スイ
ッチハンドルの回動角度ないし範囲を表示するものであ
ればよい。
【0020】本発明によるクライオスタットの熱スイッ
チ装置においては、その熱スイッチハンドル部分に回転
目盛り計その他任意の接触状態表示手段を設けたので、
作業者がこれを目安にして操作することが可能となり、
たとえば作業者による第2段熱スイッチと第2熱負荷フ
ランジとの間の面圧の相違、これにともなう超電導コイ
ルの冷却時間の相違を解消することができる。
【0021】さらに、熱スイッチ装置ないし熱スイッチ
ハンドルのオン・オフ状態を容易に識別することができ
るので、誤操作のおそれもない。
【0022】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
クライオスタットの熱スイッチ装置について、クライオ
スタット(低温保持装置)として冷凍機冷却型超電導マ
グネット装置20を例に取って、図1にもとづき説明す
る。ただし、図2と同様の部分には同一符号を付し、そ
の詳述はこれを省略する。図1は、冷凍機冷却型超電導
マグネット装置20の概略側面図であって、冷凍機冷却
型超電導マグネット装置20は、全体の構成は冷凍機冷
却型超電導マグネット装置1(図2)と事実上同様であ
るが、熱スイッチ装置4に相当する熱スイッチ装置21
の熱スイッチハンドル10部分に回転目盛り計22(接
触状態表示手段)を設けている。
【0023】回転目盛り計22は、熱スイッチハンドル
10の回転量を表示可能であり、第2段熱スイッチ12
と第2熱負荷フランジ9とのオフ状態と、オン状態と、
オン状態でかつ十分な接触圧が生じている状態と、を表
示可能であって、両部材が接触してからさらに十分な接
触圧まで熱スイッチハンドル10を回転させる必要があ
ることを作業者に表示するものである。すなわち、両部
材が接触してから必要な面圧を確保するまでの必要な操
作代を表示することができる。
【0024】こうした構成の冷凍機冷却型超電導マグネ
ット装置20および熱スイッチ装置21において、作業
者は回転目盛り計22を見て熱スイッチハンドル10を
操作すれば、第2段熱スイッチ12と第2熱負荷フラン
ジ9との面圧を一定にすることが可能となり、両部材を
良好な冷却伝熱体とし、したがって、第2熱負荷フラン
ジ9を介して第2段熱スイッチと第2段冷却ステージ7
との間の熱接触状態を良好とすることができるので、作
業者の違いによって超電導コイル2の冷却時間に差が生
ずることがなくなる。
【0025】また、熱スイッチ装置21のオン・オフ状
態を容易に判断することができるので、誤操作がなくな
り、冷凍機3の最大能力を発揮させることができる。
【0026】なお本発明は、冷凍機冷却型超電導マグネ
ット装置以外にも任意の被冷却体を所定の低温に保持可
能なクライオスタットに応用可能である。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱スイッ
チハンドルに回転目盛り計などの接触状態表示手段を設
けたので、熱スイッチ装置による熱スイッチと冷凍機の
冷却ステージとの間の熱接触状態を必要レベルに実現し
て、作業者によらず均等な冷却時間を確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による熱スイッチ装置21
を装備した冷凍機冷却型超電導マグネット装置20(ク
ライオスタット)の概略側面図である。
【図2】従来の冷凍機冷却型超電導マグネット装置1
(クライオスタット)の概略側面図である。
【図3】同、第1段冷却ステージ6(第1熱負荷フラン
ジ8)部分および第2段冷却ステージ7(第2熱負荷フ
ランジ9)部分の冷却経過を示すグラフである。
【符号の説明】
1 冷凍機冷却型超電導マグネット装置(クライオスタ
ット)(図2) 2 超電導コイル(被冷却体) 3 冷凍機(GM冷凍機) 4 冷凍機冷却型超電導マグネット装置1の熱スイッチ
装置 5 真空フランジ 6 冷凍機3の第1段冷却ステージ 7 冷凍機3の第2段冷却ステージ 8 第1熱負荷フランジ 9 第2熱負荷フランジ 10 熱スイッチハンドル 11 第1段熱スイッチ(熱スイッチ) 12 第2段熱スイッチ(熱スイッチ) 13 連結ロッド 20 冷凍機冷却型超電導マグネット装置(クライオス
タット)(図1) 21 冷凍機冷却型超電導マグネット装置20の熱スイ
ッチ装置21(実施の形態、図1) 22 回転目盛り計(接触状態表示手段)
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 39/04 ZAA F25B 9/00 F25B 9/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも第1段冷却ステージおよび
    第2段冷却ステージを有する冷凍機からの固体熱伝導に
    より被冷却体を冷却するクライオスタットにおいて、 前記第1段冷却ステージおよび第2段冷却ステージに接
    離する熱スイッチと、 この熱スイッチを操作する熱スイッチハンドルと、を有
    するクライオスタットの熱スイッチ装置であって、 前記第1段冷却ステージあるいは前記第2段冷却ステー
    ジの少なくともいずれか一方と前記熱スイッチとの間の
    接触状態を表示可能な接触状態表示手段を、前記熱スイ
    ッチハンドルに設けたことを特徴とするクライオスタッ
    トの熱スイッチ装置。
  2. 【請求項2】 前記熱スイッチは、 前記第1段冷却ステージに接触している第1段熱スイッ
    チと、 この第1段熱スイッチに接触しているとともに前記第2
    段冷却ステージに接離する第2段熱スイッチと、からこ
    れを構成することを特徴とする請求項1記載のクライオ
    スタットの熱スイッチ装置。
  3. 【請求項3】 前記接触状態表示手段は、これを前記
    熱スイッチハンドルの回転目盛り計としたことを特徴と
    する請求項1記載のクライオスタットの熱スイッチ装
    置。
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KR101205816B1 (ko) * 2010-11-19 2012-11-28 한국기초과학지원연구원 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템
GB201212800D0 (en) * 2012-07-19 2012-09-05 Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd Cryogenic cooloing apparatus and method
CN104848718B (zh) * 2015-04-28 2017-04-19 中国科学院理化技术研究所 一种低温脉动热管的预冷装置及包含该装置的测试系统
US11287171B1 (en) 2017-07-05 2022-03-29 Rigetti & Co, Llc Heat switches for controlling a flow of heat between thermal stages of a cryostat

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