JP3571837B2 - 極低温冷凍装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機に対しディスプレーサ型の膨張機からなる予冷及びシールド冷凍機とＪＴ冷凍機とが接続された極低温冷凍装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の極低温冷凍装置として、例えば特開平７―５５２７５号公報等に開示されるように、超電導磁石を臨界温度以下に冷却するための液体ヘリウムを貯留する液体ヘリウムタンク内の蒸発ヘリウムガスを吸い込んで圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された高圧ヘリウムガスをＪＴ弁でのジュールトムソン膨張により冷却して凝縮液化し、ヘリウムタンク内に戻すＪＴ冷凍機と、圧縮機からの高圧ヘリウムガスをディスプレーサの往復動により膨張させてヒートステーションに極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機でジュールトムソン膨張する前のヘリウムガスを予冷する予冷冷凍機とを備えた４Ｋ冷凍装置は知られている。
【０００３】
そして、このものでは、冷却対象物である超電導磁石に外部から電流を流してそれを励磁するとき、又は超電導磁石による磁場の発生を停止させる消磁を行うとき、ＪＴ冷凍機に対するヘリウムガスの流量を零にするようになされている。
【０００４】
一方、例えば特開平７―１２７９３８号公報に開示されるものでは、ＪＴ冷凍機及びその予冷冷凍機に加え、この予冷冷凍機と同じディスプレーサ駆動型の膨張機からなるシールド冷凍機を設け、シールド冷媒タンク内の蒸発シールド冷媒（例えば窒素等）を、上記シールド冷凍機により得られた極低温の寒冷により冷却して液化させ、この液化したシールド冷媒により、ＪＴ冷凍機による極低温冷却部分周りに配置した熱シールド部を冷却して極低温冷却部分を外部の常温レベルから熱シールドするようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記後者の従来例のようにＪＴ冷凍機用の予冷冷凍機とシールド冷凍機とを同じ圧縮機から高圧ヘリウムガスを供給してマルチ運転する場合に、前者の従来例のように、超電導磁石の励消磁時にＪＴ冷凍機のヘリウムガス流量を零にすると、液体ヘリウムタンクでの液体ヘリウムが蒸発し、液体ヘリウムタンク近傍にある予冷冷凍機のヒートステーションがヘリウムの蒸発熱により冷却されてその温度が低下する。その結果、そのヒートステーションでのヘリウムガスの比体積の減少に伴い、予冷冷凍機へのヘリウム流量が増加し、その分、シールド冷凍機へのヘリウム流量が減少して、シールド冷凍機の冷凍能力が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記のように圧縮機に、超電導磁石を臨界温度以下に冷却するための蒸発冷媒ガスを冷却して凝縮液化するＪＴ冷凍機、ディスプレーサ型膨張機からなる予冷及びシールド冷凍機とを接続して、それらの冷凍機をマルチ運転する場合に、超電導磁石の励消磁時の予冷及びシールド冷凍機の運転状態を変えることにより、超電導磁石の励消磁状態で液体冷媒タンクでの冷媒の蒸発熱の増大に起因して予冷冷凍機のヒートステーションが冷却されても、その予冷冷凍機への冷媒ガス流量が増加しないようにして、シールド冷凍機の冷凍能力を大に確保できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、ＪＴ冷凍機によって冷却される超電導磁石が励消磁状態にあるときには、予冷冷凍機の冷凍能力が不要であることを利用し、その予冷冷凍機に対する冷媒ガスの流量を減少ないし零にすることとした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、図１に示すように、上記の如く、超電導磁石（Ｍ）を臨界温度に冷却する液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、低圧冷媒ガスを高圧冷媒ガスに圧縮して吐出する圧縮機（５），（８）と、この圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのＪＴ弁（５８）でのジュールトムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機（５１）と、上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）と、上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少なくとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドするシールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置が前提である。
【０００９】
そして、上記予冷冷凍機（２６）又はシールド冷凍機（４０）の少なくとも一方のディスプレーサの往復動の駆動周波数を可変とするディスプレーサ駆動周波数可変手段（７２）と、上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、上記シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数の上昇又は予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方が行われるように上記ディスプレーサ駆動周波数可変手段（７２）を制御する制御手段（７１）とを設ける。
【００１０】
上記の構成により、同じ圧縮機（５），（８）からＪＴ冷凍機（５１）、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）に高圧冷媒ガスを供給してマルチ運転するに当たり、制御手段（７１）によりディスプレーサ駆動周波数可変手段（７２）が制御されて、予冷又はシールド冷凍機（２６），（４０）の少なくとも一方のディスプレーサの往復動の駆動周波数が変えられ、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数の上昇又は予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方が行われる。そして、シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数の上昇により、又は予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下による予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量の減少により、いずれもシールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加することとなる。このため、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時に液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の冷媒の蒸発熱により予冷冷凍機（２６）のヒートステーション（３７），（３８）が冷却されて、そのヒートステーション（３７），（３８）での冷媒ガスの比体積が減少しても予冷冷凍機（２６）への冷媒流量は増加しないこととなり、シールド冷凍機（４０）の冷凍能力を大に確保して良好な熱シールド効果を得ることができる。
【００１１】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明の前提と同様の極低温冷凍装置において、予冷冷凍機（２６）又はシールド冷凍機（４０）の少なくとも一方に対する冷媒ガスの流量を調整する冷媒流量調整手段（４６）と、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、上記シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量の増加又は予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量の減少の少なくとも一方が行われるように上記冷媒流量調整手段（４６）を制御する制御手段（７１）とを設ける。
【００１２】
このことで、ＪＴ冷凍機（５１）、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）に同じ圧縮機（５），（８）から高圧冷媒ガスを供給してマルチ運転するに当たり、制御手段（７１）により冷媒流量調整手段（４６）が制御されて、予冷又はシールド冷凍機（２６），（４０）の少なくとも一方に対する冷媒ガスの流量が調整され、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量の増加又は予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量の減少の少なくとも一方が行われる。このため、いずれの場合でも、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加してその冷凍能力が増大確保され、よって請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１の発明の前提と同様の極低温冷凍装置において、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、予冷冷凍機（２６）の運転を停止するように制御する制御手段（７１）を設ける。こうすれば、ＪＴ冷凍機（５１）、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）のマルチ運転において、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時には、予冷冷凍機（２６）自体の運転が停止されるので、その予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量が零となり、その分、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加してその冷凍能力が増大する。よって請求項１の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項１の発明の前提と同様の極低温冷凍装置において、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）に対する冷媒ガスの流量を、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加しかつ予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量が減少するように分配調整する冷媒流量分配調整手段（６４）を設ける。
【００１５】
このことで、ＪＴ冷凍機（５１）、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）のマルチ運転において、冷媒流量分配調整手段（６４）により予冷及びシールド冷凍機に対する冷媒ガスの流量が分配調整され、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加しかつ予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量が減少する。このため、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加してその冷凍能力が増大し、よって請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る極低温冷凍装置（Ｒ）の全体構成を示し、この冷凍装置（Ｒ）は超電導磁石（Ｍ）をその超電導コイルが極低温レベルになるように冷却するためのもので、液体ヘリウム（冷媒）を貯溜する液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）に付設されている。そして、このヘリウムタンク（Ｔｈ）内に超電導磁石（Ｍ）が液体ヘリウムにより浸漬されて収容され、この液体ヘリウムにより磁石（Ｍ）の超電導コイルが臨界温度以下に冷却保持される。
【００１７】
冷凍装置（Ｒ）は圧縮機ユニット（１）と冷凍機ユニット（２１）とからなる。上記圧縮機ユニット（１）には、低圧ガス吸入口（２）からの低圧ヘリウムガスを、逆止弁（３）を有する低圧配管（４）を介して吸い込んで圧縮する低段圧縮機（５）と、この低段圧縮機（５）から吐出されたヘリウムガスを、中間圧ガス吸入口（６）から中間圧配管（７）を介して吸入された中間圧のヘリウムガスと共に吸い込んでさらに高圧に圧縮する高段圧縮機（８）とが配設され、この高段圧縮機（８）の吐出側は冷凍機用高圧配管（９）を介して冷凍機用高圧ガス吐出口（１０）に、また上記冷凍機用高圧配管（９）から分岐したＪＴ用高圧配管（１１）を介してＪＴ用高圧ガス吐出口（１２）にそれぞれ接続されている。上記低段及び高段圧縮機（５），（８）は運転周波数可変のインバータ式圧縮機からなり、その運転周波数が独立して可変とされている。
【００１８】
上記ＪＴ用高圧配管（１１）は途中で第１及び第２の２つの分岐配管（１１ａ），（１１ｂ）に並列に分岐され、第１分岐配管（１１ａ）には流量調整用の絞り固定式の第１流量調整弁（Ｖ１）と、この第１流量調整弁（Ｖ１）の圧縮機吐出側に電磁弁からなる第１開閉弁（ＡＶ１）とが配設されている。一方、第２分岐配管（１１ｂ）には同様の第２流量調整弁（Ｖ２）と第２開閉弁（ＡＶ２）とがそれぞれ配設され、この第２流量調整弁（Ｖ２）の開度は第１流量調整弁（Ｖ１）と異なり、例えば第１流量調整弁（Ｖ１）よりも小さい開度に設定されている。この実施形態では、上記第１及び第２流量調整弁（Ｖ１），（Ｖ２）並びに第１及び第２開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ２）により、高段圧縮機（８）から後述のＪＴ弁（５８）へ至る高圧配管（１１）の開度を変えてＪＴ弁（５８）に対するヘリウムガス圧（ＪＴ高圧）を調整し、例えば第１開閉弁（ＡＶ１）を開きかつ第２開閉弁（ＡＶ２）を閉じたときにはヘリウムガスの流量を多くしてＪＴ高圧を高くする一方、逆に第１開閉弁（ＡＶ１）を閉じかつ第２開閉弁（ＡＶ２）を開いたときにはヘリウムガスの流量を少なくしてＪＴ高圧を低くするようになっている。
【００１９】
さらに、（Ｔｂ）はヘリウムガスを貯蔵するバッファタンクで、このバッファタンク（Ｔｂ）にはヘリウムガス給排配管（１５）の一端部が接続されている。このヘリウムガス給排配管（１５）の他端側は圧縮機ユニット（１）内でヘリウムガス供給配管（１６）とヘリウムガス戻し配管（１７）とに分岐され、ヘリウムガス供給配管（１６）の端部は、上記低段圧縮機（５）の吸込側と低圧ガス吸入口（２）との間の低圧配管（４）に接続され、このヘリウムガス供給配管（１６）には低圧制御弁（ＬＰＲ）が配設されている。この低圧制御弁（ＬＰＲ）は、低圧配管（４）でのヘリウムガスの圧力が設定圧以下に低下したときにそれをパイロット圧として自動的に開くもので、この低圧制御弁（ＬＰＲ）の開弁に伴いバッファタンク（Ｔｂ）内のヘリウムガスが低圧配管（４）（冷媒回路）に供給される。
【００２０】
一方、ヘリウムガス戻し配管（１７）の端部は上記冷凍機用高圧配管（９）（ＪＴ用高圧配管（１１））に接続され、このヘリウムガス戻し配管（１７）の途中には高圧制御弁（ＨＰＲ）が配置されている。この高圧制御弁（ＨＰＲ）は、冷凍機用高圧配管（９）でのヘリウムガスの圧力が設定圧以上に上昇したときにそれをパイロット圧として自動的に開くもので、この高圧制御弁（ＨＰＲ）の開弁により冷凍機用高圧配管（９）及びＪＴ用高圧配管（１１）（冷媒回路）のヘリウムガスがバッファタンク（Ｔｂ）内に戻される。
【００２１】
これに対し、上記冷凍機ユニット（２１）は真空デュワー（Ｄ）を有し、この真空デュワー（Ｄ）内部に上記液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）が熱シールド板（Ｓ）により外部から熱シールドされた状態で収容されており、この熱シールド板（Ｓ）の内部が、後述のＪＴ冷凍機（５１）により極低温レベルに冷却される極低温冷却部分とされている。
【００２２】
また、真空デュワー（Ｄ）の内部には液体窒素を貯留する液体窒素タンク（Ｔｎ）が配設されている。この液体窒素タンク（Ｔｎ）の底部には窒素配管（２２）の一端部が接続され、この窒素配管（２２）の他端部は同じ液体窒素タンク（Ｔｎ）内の上部に開口されていて、窒素配管（２２）及び液体窒素タンク（Ｔｎ）により閉回路の窒素回路が構成されている。
【００２３】
そして、上記窒素配管（２２）の途中には上記熱シールド板（Ｓ）に伝熱可能に接触したシールド板熱交換器（２３）が配設されており、液体窒素タンク（Ｔｎ）内の液体窒素を窒素配管（２２）を介してシールド板熱交換器（２３）に供給し、その熱交換器（２３）での熱交換により熱シールド板（Ｓ）を液体窒素の温度（約８０Ｋ）に冷却して、熱シールド板（Ｓ）内の液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）等を外部から熱シールドするとともに、シールド板熱交換器（２３）での熱交換によって蒸発した窒素ガスを窒素タンク（Ｔｎ）内に戻すようにしている。尚、（２４）は窒素配管（２２）に接続された大気放出弁で、液体窒素タンク（Ｔｎ）内の余剰の窒素を真空デュワー（Ｄ）外部に放出するためのものである。
【００２４】
上記冷凍機ユニット（２１）は、圧縮機ユニット（１）の高段圧縮機（８）に対し互いに並列に閉回路に接続された予冷冷凍機（２６）、シールド冷凍機（４０）及びＪＴ冷凍機（５１）からなる。上記予冷冷凍機（２６）は、ＪＴ冷凍機（５１）におけるヘリウムガス（冷媒）を予冷するためにヘリウムガスを圧縮及び膨張させるもので、ディスプレーサ（図示せず）に対するヘリウムガス圧により該ディスプレーサを往復動させるガス圧駆動型のＧ−Ｍ（ギフォード・マクマホン）サイクルの膨張機で構成されている。
【００２５】
この予冷冷凍機（２６）は上記真空デュワー（Ｄ）の外部に配置される密閉状のモータヘッド（２７）と、該モータヘッド（２７）に連設された大小２段構造のシリンダ（２８）とを有する。上記モータヘッド（２７）には高圧ガス入口（２９）及び低圧ガス出口（３０）が開口され、高圧ガス入口（２９）は予冷側分岐高圧配管（３１）及び集合高圧配管（３３）を介して上記圧縮機ユニット（１）の冷凍機用高圧ガス吐出口（１０）に、また低圧ガス出口（３０）は予冷側分岐中間圧配管（３４）及び集合中間圧配管（３６）を介して圧縮機ユニット（１）の中間圧ガス吸入口（６）にそれぞれ接続されている。
【００２６】
一方、シリンダ（２８）の先端部は真空デュワー（Ｄ）の側壁を貫通してその内部の熱シールド板（Ｓ）内に延びており、その大径部の先端部は所定温度レベルに冷却保持される第１ヒートステーション（３７）に、また小径部の先端部は上記第１ヒートステーション（３７）よりも低い温度レベルに冷却保持される第２ヒートステーション（３８）にそれぞれ形成されている。
【００２７】
すなわち、ここでは図示しないが、シリンダ（２８）内には、上記各ヒートステーション（３７），（３８）に対応する位置にそれぞれ膨張空間を区画形成するフリータイプのディスプレーサ（置換器）が往復動可能に嵌挿されている。一方、モータヘッド（２７）内には、回転する毎に開閉するロータリバルブと、該ロータリバルブを駆動するバルブモータとが収容されている。ロータリバルブは、上記高圧ガス入口（２９）から流入したヘリウムガスをシリンダ（２８）内の各膨張空間に供給し、又は各膨張空間内で膨張したヘリウムガスを低圧ガス出口（３０）から排出するように切り換わる。また、モータヘッド（２７）には、シリンダ（２８）内の膨張空間に対しオリフィスを介して連通する中間圧室が設けられており、ロータリバルブの切換えにより膨張空間と中間圧室との間に圧力差を生じさせ、この圧力差によりディスプレーサを往復駆動することで、ディスプレーサの動きを調整するようにしている。そして、ロータリバルブの開閉により圧縮機ユニット（１）の高段圧縮機（８）からの高圧ヘリウムガスをシリンダ（２８）内の各膨張空間でサイモン膨張させて、その膨張に伴う温度降下により極低温レベルの寒冷を発生させ、その寒冷をシリンダ（２８）における第１及び第２ヒートステーション（３７），（３８）にて保持する。つまり、予冷冷凍機（２６）では、高段圧縮機（８）から吐出された高圧のヘリウムガスを断熱膨張させてヒートステーション（３７），（３８）の温度を低下させ、ＪＴ冷凍機（５１）における後述の予冷器（５６），（５７）を予冷するとともに、膨張した中間圧のヘリウムガスを圧縮機（８）に戻して再圧縮するようになされている。
【００２８】
一方、シールド冷凍機（４０）は上記予冷冷凍機（２６）と同じ構造のガス圧駆動型のもので、真空デュワー（Ｄ）の外部に配置されるモータヘッド（４１）と、該モータヘッド（４１）に連設され、真空デュワー（Ｄ）の側壁を貫通してその内部に延びるシリンダ（４２）とを有する。上記モータヘッド（４１）には高圧ガス入口（４４）及び低圧ガス出口（４５）が開口され、高圧ガス入口（４４）はシールド側分岐高圧配管（３２）を介して上記集合高圧配管（３１）、つまり圧縮機ユニット（１）の冷凍機用高圧ガス吐出口（１０）に、また低圧ガス出口（４５）はシールド側分岐中間圧配管（３５）を介して上記集合中間圧配管（３６）、つまり圧縮機ユニット（１）の中間圧ガス吸入口（６）にそれぞれ接続されている。一方、シリンダ（４２）の先端部は所定温度レベルに冷却保持されるヒートステーション（４３）に形成されていて、このヒートステーション（４３）は上記液体窒素タンク（Ｔｎ）内部に臨んでいる。そして、シールド冷凍機（４０）により、高段圧縮機（８）から吐出された高圧のヘリウムガスを断熱膨張させてヒートステーション（４３）の温度を低下させ、液体窒素タンク（Ｔｎ）内の蒸発窒素ガスを冷却して液化するとともに、膨張した中間圧ヘリウムガスを圧縮機（８）に戻して再圧縮するようになされている。
【００２９】
上記ＪＴ冷凍機（５１）は、約４Ｋレベルの寒冷を発生させるためにヘリウムガスをジュールトムソン膨張させる冷凍機であって、この冷凍機（５１）は上記真空デュワー（Ｄ）内で熱シールド板（Ｓ）の外側に配置された第１ＪＴ熱交換器（５２）と、熱シールド板（Ｓ）の内側に配置された第２及び第３ＪＴ熱交換器（５３），（５４）とを備えている。この各ＪＴ熱交換器（５２）〜（５４）は１次側及び２次側をそれぞれ通過するヘリウムガス間で互いに熱交換させるもので、第１ＪＴ熱交換器（５２）の１次側は圧縮機ユニット（１）のＪＴ用高圧ガス吐出口（１２）にＪＴ側高圧配管（５５）を介して接続されている。また、第１及び第２ＪＴ熱交換器（５２），（５３）の各１次側同士は、上記予冷冷凍機（２６）におけるシリンダ（２８）の第１ヒートステーション（３７）外周に配置した第１予冷器（５６）を介して接続されている。同様に、第２及び第３ＪＴ熱交換器（５３），（５４）の各１次側同士は、第２ヒートステーション（３８）外周に配置した第２予冷器（５７）を介して接続されている。さらに、上記第３ＪＴ熱交換器（５４）の１次側は、高圧のヘリウムガスをジュールトムソン膨張させるＪＴ弁（５８）に吸着器（５９）を介して接続されている。上記ＪＴ弁（５８）は真空デュワー（Ｄ）外側から操作ロッド（５８ａ）によって開度が調整される。このＪＴ弁（５８）は、液体ヘリウム戻し配管（６０）を介して上記液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内に連通されている。また、このヘリウムタンク（Ｔｈ）内は、ヘリウムガス吸入配管（６１）を介して上記第３ＪＴ熱交換器（５４）の２次側に接続されている。そして、この第３ＪＴ熱交換器（５４）の２次側は第２ＪＴ熱交換器（５３）の２次側を経て第１ＪＴ熱交換器（５２）の２次側に接続され、この第１ＪＴ熱交換器（５２）の２次側は低圧配管（６２）を介して圧縮機ユニット（１）の低圧ガス吸入口（２）に接続されている。
【００３０】
すなわち、ＪＴ冷凍機（５１）は圧縮機ユニット（１）の両圧縮機（５），（８）に対し高低圧配管（５５），（６２）を介して直列に接続された冷媒回路をなし、その冷媒回路の一部が液体ヘリウム戻し配管（６０）及びヘリウムガス吸入配管（６１）を介してヘリウムタンク（Ｔｈ）内に開放されており、このヘリウムタンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスをガス吸入配管（６１）から冷媒回路に吸い込んで第３〜第１ＪＴ熱交換器（５４）〜（５２）の各２次側を通して圧縮機ユニット（１）の低段及び高段圧縮機（５），（８）に吸入圧縮する。また、この高段圧縮機（８）により圧縮された高圧ヘリウムガスを第１〜第３ＪＴ熱交換器（５２）〜（５４）において、圧縮機ユニット（１）側に向かう低温低圧のヘリウムガスと熱交換させるとともに、第１及び第２予冷器（５６），（５７）でそれぞれ予冷冷凍機（２６）の第１及び第２ヒートステーション（３７），（３８）で冷却（予冷）した後、ＪＴ弁（５８）でジュールトムソン膨張させて約４Ｋの液状態のヘリウムとなし、この液体ヘリウムを液体ヘリウム戻し配管（６０）を経由してタンク（Ｔｈ）内に戻すようになされている。
【００３１】
上記予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）の各バルブモータと開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ２）とは、制御装置（７１）からの制御信号によって作動制御されるようになっている。上記制御装置（７１）には、冷却対象物である上記超電導磁石（Ｍ）の励消磁状態を表す励消磁信号が少なくとも入力されている。
【００３２】
この発明の特徴として、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）のロータリバルブ駆動用バルブモータの回転数を制御するディスプレーサ駆動周波数可変手段としてのバルブモータ周波数制御器（７２）が設けられ、このバルブモータ周波数制御器（７２）は上記制御装置（７１）により作動制御されるようになっており、バルブモータ周波数制御器（７２）により予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）の各ディスプレーサの往復動の駆動周波数が可変とされている。
【００３３】
そして、制御装置（７１）では、上記超電導磁石（Ｍ）の励消磁状態（励消磁の有無）に応じてバルブモータ周波数制御器（７２）を制御して、各冷凍機（２６），（４０）におけるディスプレーサ駆動周波数を変え、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時には、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数を上昇させかつ予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数を低下させるようになされている。
【００３４】
次に、上記実施形態の作用について説明する。
超電導磁石（Ｍ）が作動する定常状態では、その超電導コイルがヘリウムタンク（Ｔｈ）内の液体ヘリウムにより臨界温度以下に冷却保持される。また、上記ヘリウムタンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスは、タンク（Ｔｈ）内に開口するヘリウムガス吸入配管（６１）から吸い込まれて極低温冷凍装置（Ｒ）の冷媒回路に供給され、そこで圧縮及び膨張により冷却されて液化する。この液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管（６０）を経てタンク（Ｔｈ）内に戻される。このことによって、タンク（Ｔｈ）内に液体ヘリウムが所定量以上貯溜されて、超電導コイルが臨界温度以下に安定して冷却される。
【００３５】
一方、液体窒素タンク（Ｔｎ）内の液体窒素が窒素配管（２２）を介してシールド板熱交換器（２３）に供給されて、該シールド板熱交換器（２３）により熱シールド板（Ｓ）が約８０Ｋに冷却保持され、この冷却によって熱シールド板（Ｓ）内の液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）やその内部の超電導磁石（Ｍ）、予冷冷凍機（２６）の各ヒートステーション（３７），（３８）等が外部から熱シールドされる。また、上記シールド板熱交換器（２３）で熱シールド板（Ｓ）との熱交換により液体窒素が蒸発して窒素ガスとなり、この窒素ガスは窒素配管（２２）を経て液体窒素タンク（Ｔｎ）内の上部に戻る。
【００３６】
上記冷凍装置（Ｒ）の運転についてさらに詳しく説明すると、圧縮機ユニット（１）の高段圧縮機（８）から供給された高圧のヘリウムガスの一部が予冷冷凍機（２６）におけるシリンダ（２８）内の各膨張空間で膨張し、このガスの膨張に伴う温度降下により第１ヒートステーション（３７）が所定温度レベルに、また第２ヒートステーション（３８）が第１ヒートステーション（３７）よりも低い温度レベルにそれぞれ冷却される。膨張空間で膨張したヘリウムガスは圧縮機ユニット（１）に戻り、その中間圧配管（７）を経由して上記高段圧縮機（８）に吸い込まれて圧縮される。
【００３７】
また、上記圧縮機ユニット（１）の高段圧縮機（８）から供給された高圧のヘリウムガスの残りの一部がシールド冷凍機（４０）におけるシリンダ（４２）内の膨張空間で膨張し、このガスの膨張に伴う温度降下により上記液体窒素タンク（Ｔｎ）内のヒートステーション（４３）が所定温度レベルに冷却される。このことで、液体窒素タンク（Ｔｎ）内上部の窒素ガスが冷却されて液化し、液体窒素に戻る。尚、このシールド冷凍機（４０）のシリンダ（４２）内の膨張空間で膨張したヘリウムガスも、上記予冷冷凍機（２６）のガスと同様に圧縮機ユニット（１）に戻り、その中間圧配管（７）を経由して高段圧縮機（８）に吸い込まれて圧縮される。
【００３８】
一方、圧縮機ユニット（１）におけるＪＴ用高圧配管（１１）の両分岐配管（１１ａ），（１１ｂ）における第１及び第２開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ２）のいずれかが開弁しており、高段圧縮機（８）から吐出された高圧のヘリウムガスの残部はＪＴ用高圧配管（１１）を経由してＪＴ冷凍機（５１）の第１ＪＴ熱交換器（５２）の１次側に入り、そこで圧縮機ユニット（１）側へ向かう２次側の低圧ヘリウムガスと熱交換されて常温３００Ｋから例えば約５０Ｋまで冷却され、その後、上記予冷冷凍機（２６）の第１ヒートステーション（３７）外周の第１予冷器（５６）に入ってさらに冷却される。この冷却されたガスは第２ＪＴ熱交換器（５３）の１次側に入って、同様に２次側の低圧ヘリウムガスとの熱交換により例えば約１５Ｋまで冷却された後、予冷冷凍機（２６）の第２ヒートステーション（３８）外周の第２予冷器（５７）に入ってさらに冷却される。この後、ガスは第３ＪＴ熱交換器（５４）の１次側に入って２次側の低圧ヘリウムガスとの熱交換によりさらに冷却され、しかる後にＪＴ弁（５８）に至る。このＪＴ弁（５８）では高圧ヘリウムガスは絞られてジュールトムソン膨張し、約４Ｋの液状態のヘリウムとなり、この液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管（６０）を経由して液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）へ供給される。また、この液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスは、ヘリウムガス吸入配管（６１）を介して第３ＪＴ熱交換器（５４）の２次側に吸入され、第２及び第１ＪＴ熱交換器（５３），（５２）の各２次側を経由して低段圧縮機（５）に吸い込まれて圧縮される。
【００３９】
そして、このような極低温冷凍装置（Ｒ）の運転中、制御装置（７１）により、上記各冷凍機（２６），（４０）の各々のディスプレーサ駆動周波数が超電導磁石（Ｍ）の励消磁状態に応じて制御される。すなわち、超電導磁石（Ｍ）の非励消磁時には、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）の各ディスプレーサ駆動周波数の可変制御が行われない。
【００４０】
これに対し、超電導磁石（Ｍ）が励消磁状態になると、非励消磁時に比べ、予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数が低下しかつシールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数が上昇する。この予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下により予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量が減少して、その分、シールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加する。一方、シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数の上昇によりシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加する。つまり、いずれもシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加するように作用し、そのシールド冷凍機（４０）の冷凍能力が増大する。このため、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時に液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の液体ヘリウムの蒸発により予冷冷凍機（２６）の各ヒートステーション（３７），（３８）が冷却され、その各ヒートステーション（３７），（３８）でのヘリウムガスの比体積の減少によって予冷冷凍機（２６）へのヘリウム流量が増加する状態となるにも拘らず、シールド冷凍機（４０）へのヘリウム流量を増加させてその冷凍能力を大に確保でき、液体窒素タンク（Ｔｎ）での窒素の蒸発を抑えて良好な熱シールド効果を得ることができる。
【００４１】
尚、この実施形態１では、超電導磁石（Ｍ）の励消磁状態に応じて予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）の各々のディスプレーサ駆動周波数を可変としているが、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時には、予冷冷凍機（２６）の運転自体を停止させるようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、例えばバルブモータ周波数制御器（７２）から（或いは制御装置（７１）から直接に）シールド冷凍機（４０）のバルブモータに制御信号を出力するが（そのとき、必ずしもシールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数を可変として上記実施形態１のように上昇させる必要はない）、予冷冷凍機（２６）には停止信号を出力して、その運転を停止させる。
【００４３】
こうすれば、予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）のマルチ運転時、超電導磁石（Ｍ）が励消磁状態になると、予冷冷凍機（２６）自体の運転が停止されるので、その予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量が零となり、その分、シールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加してその冷凍能力が増大する。従って、実施形態１の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００４４】
また、実施形態１では、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時に、予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数を低下させかつシールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数を上昇させるようにしているが、予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下又はシールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数の上昇の少なくとも一方を行うようにしてもよい。
【００４５】
（実施形態２）
図２は実施形態２を示し（尚、以下の各実施形態において図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、上記実施形態では、超電導磁石（Ｍ）の作動状態に応じて予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）のディスプレーサ駆動周波数を可変制御するようにしているのに対し、各冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガス流量を可変制御するようにしたものである。
【００４６】
すなわち、この実施形態では、圧縮機ユニット（１）の高圧ヘリウムガスを予冷冷凍機（２６）に供給する予冷側分岐高圧配管（３１）の途中に開度調整可能な電磁弁からなる予冷側流量調整弁（ＡＶ３）が、また高圧ヘリウムガスをシールド冷凍機（４０）に供給するシールド側分岐高圧配管（３２）の途中に同様のシールド側流量調整弁（ＡＶ４）がそれぞれ配設されており、これらの流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）により、２台の冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガスの流量を調整するヘリウムガス流量調整機構（４６）が構成されている。
【００４７】
そして、上記ヘリウムガス流量調整機構（４６）における両流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）は制御装置（７１）により作動制御するようになされており、制御装置（７１）は、超電導磁石（Ｍ）の励消磁状態（励消磁状態の有無）に応じて、予冷側及びシールド側流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）の開度を制御して各冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガス流量を変化させ、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時には、非励消磁時に比べ、予冷冷凍機（２６）に対するヘリウムガス流量を減少させかつシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量を増加させるようにしている。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００４８】
したがって、この実施形態では、超電導磁石（Ｍ）の励消磁状態に応じて、予冷側及びシールド側流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）の開度が制御されて予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガス流量が調整され、超電導磁石（Ｍ）が励消磁状態にあるときには、非励消磁に比べ、予冷冷凍機（２６）に対するヘリウムガス流量が減少し、かつシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加するように両流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）の開度が制御され、このことでシールド冷凍機（４０）の冷凍能力が増大する。よって、この実施形態でも、上記実施形態１と同様の作用効果を奏することができる。
【００４９】
尚、この実施形態２では、予冷側及びシールド側分岐高圧配管（３１），（３２）の途中にそれぞれ予冷側及びシールド側流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）を配設して、２台の冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガスの流量を調整するようにしているが、予冷側分岐中間圧配管（３４）及びシールド側分岐中間圧配管（３５）の途中にそれぞれ同様の流量調整弁を配設してもよい。また、実施形態２のように、開度調整可能な電磁弁からなる流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）を設けるのに代え、一定の絞り開度を持つ絞り弁と全閉及び全開状態を採る電磁弁からなる開閉弁との組合わせを各配管（３１），（３２）（又は（３４），（３５））に並列に接続し、この各開閉弁の開閉制御によってガス流量を調整することもできる。要は両冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガスの流量を調整できるようにすればよい。
【００５０】
また、予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量の減少とシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量の増加とを共に行わずに、いずれか一方のみを行うようにしてもよい。
【００５１】
（実施形態３）
図３は実施形態３を示し、上記実施形態２では、電磁弁からなる予冷側流量調整弁（ＡＶ３）及びシールド側流量調整弁（ＡＶ４）の各開度を制御装置（７１）によって制御するようにしているのに対し、弁自体で流量を自動的に可変調整するようにしたものである。
【００５２】
すなわち、この実施形態では、圧縮機ユニット（１）の高圧ヘリウムガスを予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）に供給する集合高圧配管（３３）に対し、シールド側分岐高圧配管（３２）が同じ直線上の方向に、また予冷側分岐高圧配管（３１）が直交方向にそれぞれ分岐接続され、両配管（３１），（３２）の分岐部に、各配管（３１），（３２）でのヘリウムガス流量に応じて配管（３１），（３２）の開度を変えてヘリウムガス流量を互いに逆方向に調整するヘリウムガス流量分配調整機構（６４）（冷媒流量分配調整手段）が配設されている。
【００５３】
このヘリウムガス流量分配調整機構（６４）は、図４に拡大詳示するように、各配管（３１），（３２）の内部の管壁に形成されかつヘリウムガス流の上流側に向かって拡開するテーパ形状の内周面を有する予冷側及びシールド側の１対のリング状の弁座部（６５），（６６）と、この各弁座部（６５），（６６）の内部に配置され、各弁座部（６５），（６６）のテーパ状の内周面に対応したテーパ形状の外周面を有する円錐形状の予冷側及びシールド側の１対の弁部（６７），（６８）と、両端部が両弁部（６７），（６８）の背面側に連繋され、中間部が配管（３１），（３２）の分岐部に回転可能に軸支したローラ（７０）に巻き掛けられたワイヤ（６９）とを備えている。そして、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時に、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）でのヘリウムの蒸発熱により予冷冷凍機（２６）のヒートステーションが冷却されて予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量が増加したとき、それに伴い、予冷側分岐高圧配管（３１）での予冷側弁部（６７）をガスの動圧により弁座部（６５）側に移動させて、予冷側分岐高圧配管（３１）の通路面積を小さくし、予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量を減少させるとともに、上記予冷側弁部（６７）の移動によりシールド側分岐高圧配管（３２）でのシールド側弁部（６８）をワイヤ（６９）により引っ張って弁座部（６６）から離し、シールド側分岐高圧配管（３２）の通路面積を大きくしてシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量を増加させるようになっている。よって、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、ヘリウムガス流量分配調整機構（６４）により、予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）に対するヘリウムガスの流量を、シールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加し、かつその分、予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量が減少するように調整する。尚、図外のストッパにより、各弁部（６７），（６８）がそれぞれ弁座部（６５），（６６）の内周面に当接（着座）して配管（３１），（３２）が完全に閉塞されるのを防止している。
【００５４】
したがって、この実施形態では、ヘリウムガス流量分配調整機構（６４）により予冷側及びシールド側分岐高圧配管（３１），（３２）の開度が各々の弁部（６７），（６８）の弁座部（６５），（６６）に対する距離に応じ変化して、予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガスの流量が調整され、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、予冷冷凍機（２６）に連通する予冷側分岐高圧配管（３１）でのヘリウムガスの流量の増加により予冷側弁部（６７）がその弁座部（６５）に近付き、シールド側弁部（６８）がその弁座部（６６）から離れる。このため、非励消磁時に比べ、予冷側分岐高圧配管（３１）の開度が小さくなるとともに、シールド側分岐高圧配管（３２）の開度が大きくなり、シールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加しかつ予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量が減少する。その結果、シールド冷凍機（４０）の冷凍能力が増大することとなり、よって実施形態２と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
尚、図５に示す如く、予冷側及びシールド側分岐高圧配管（３１），（３２）が同じ直線上の方向に延びかつ集合高圧配管（３３）に対し直交方向に分岐接続されている構造の場合には、配管（３１），（３２）の分岐部のローラ（７０）は不要で、両弁部（６７），（６８）を直接ワイヤ（６９）で連繋すればよい。この場合でも同様の作用効果を奏することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、超電導磁石を臨界温度に冷却する液体冷媒を貯留する液体冷媒タンクと、低圧冷媒ガスを高圧冷媒ガスに圧縮して吐出する圧縮機と、これら圧縮機からの高圧冷媒ガスのジュールトムソン膨張により極低温を発生させて、液体冷媒タンク内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機と、同じ圧縮機からの高圧冷媒ガスの膨張により極低温を発生させて、このＪＴ冷凍機でジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予冷するディスプレーサ型の予冷冷凍機と、同じ圧縮機からの高圧冷媒ガスの膨張により極低温を発生させて、少なくとも超電導磁石を囲む熱シールド部を冷却して超電導磁石を外部から熱シールドするディスプレーサ型のシールド冷凍機とを備えた極低温冷凍装置に対し、予冷冷凍機又はシールド冷凍機の少なくとも一方のディスプレーサの往復動の駆動周波数を可変とし、上記超電導磁石が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機のディスプレーサ駆動周波数の上昇又は予冷冷凍機のディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方が行われるようにした。また、請求項２の発明では、同様の極低温冷凍装置において、超電導磁石が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機への冷媒ガス流量の増加又は予冷冷凍機への冷媒ガス流量の減少の少なくとも一方が行われるようにした。さらに、請求項３の発明では、超電導磁石が励消磁されるときには、予冷冷凍機の運転を停止するようにした。また、請求項４の発明では、超電導磁石が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、予冷冷凍機及びシールド冷凍機に対する冷媒ガスの流量を、シールド冷凍機への冷媒ガス流量が増加しかつ予冷冷凍機への冷媒ガス流量が減少するように分配調整した。従って、これらの発明によると、ＪＴ冷凍機、予冷冷凍機及びシールド冷凍機を同じ圧縮機からの冷媒ガスの供給によりマルチ運転する場合において、超電導磁石の励消磁時に予冷冷凍機への冷媒ガス流量を減少させるか零として、その分、シールド冷凍機への冷媒ガス流量を増加させることができ、超電導磁石の励消磁に伴う冷媒タンク内の冷媒の蒸発により予冷冷凍機のヒートステーションが冷却されて予冷冷凍機への冷媒流量が増加する条件下でも、シールド冷凍機の冷凍能力を大に確保して良好な熱シールド効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る極低温冷凍装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施形態２を示す図１相当図である。
【図３】実施形態３を示す図１相当図である。
【図４】実施形態３におけるヘリウムガス流量分配調整機構の概略断面図である。
【図５】ヘリウムガス流量分配調整機構の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
（Ｒ） 極低温冷凍装置
（１） 圧縮機ユニット
（５），（８） 圧縮機
（２１） 冷凍機ユニット
（２６） 予冷冷凍機
（３７），（３８） ヒートステーション
（４０） シールド冷凍機
（４３） ヒートステーション
（４６） ヘリウムガス流量調整機構（冷媒流量調整手段）
（５１） ＪＴ冷凍機
（５８） ＪＴ弁
（６４） ヘリウムガス流量分配調整機構（冷媒流量分配調整手段）
（７１） 制御装置（制御手段）
（７２） バルブモータ周波数制御器（ディスプレーサ駆動周波数可変手段）
（Ｔｂ） バッファタンク
（Ｔｈ） 液体ヘリウムタンク（液体冷媒タンク）
（Ｍ） 超電導磁石
（Ｄ） 真空デュワー
（Ｔｎ） 液体窒素タンク
（Ｓ） 熱シールド板（熱シールド部）

Claims (4)

1. 超電導磁石（Ｍ）を臨界温度に冷却する液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、
   低圧冷媒ガスを高圧冷媒ガスに圧縮して吐出する圧縮機（５），（８）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのジュールトムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機（５１）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少なくとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドするシールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置において、
   上記予冷冷凍機（２６）又はシールド冷凍機（４０）の少なくとも一方のディスプレーサの往復動の駆動周波数を可変とするディスプレーサ駆動周波数可変手段（７２）と、
   上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、上記シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数の上昇又は予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方が行われるように上記ディスプレーサ駆動周波数可変手段（７２）を制御する制御手段（７１）とを設けたことを特徴とする極低温冷凍装置。
2. 超電導磁石（Ｍ）を臨界温度に冷却する液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、
   低圧冷媒ガスを高圧冷媒ガスに圧縮して吐出する圧縮機（５），（８）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのジュールトムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機（５１）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少なくとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドするシールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置において、
   上記予冷冷凍機（２６）又はシールド冷凍機（４０）の少なくとも一方に対する冷媒ガスの流量を調整する冷媒流量調整手段（４６）と、
   上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、上記シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量の増加又は予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量の減少の少なくとも一方が行われるように上記冷媒流量調整手段（４６）を制御する制御手段（７１）とを設けたことを特徴とする極低温冷凍装置。
3. 超電導磁石（Ｍ）を臨界温度に冷却する液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、
   低圧冷媒ガスを高圧冷媒ガスに圧縮して吐出する圧縮機（５），（８）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのジュールトムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機（５１）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少なくとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドするシールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置において、
   上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、上記予冷冷凍機（２６）の運転を停止するように制御する制御手段（７１）を設けたことを特徴とする極低温冷凍装置。
4. 超電導磁石（Ｍ）を臨界温度に冷却する液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、
   低圧冷媒ガスを高圧冷媒ガスに圧縮して吐出する圧縮機（５），（８）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのＪＴ弁（５８）でのジュールトムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機（５１）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）と、
   上記圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少なくとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドするシールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置において、
   上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、上記予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍機（４０）に対する冷媒ガスの流量を、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加しかつ予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量が減少するように分配調整する冷媒流量分配調整手段（６４）を設けたことを特徴とする極低温冷凍装置。

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