JPH01149406A - 超電導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導導体を納める寒剤容器まわりのふく射
シールドを冷凍機で冷却する機構に係り、特に寒剤容器
への侵入熱を少なくするために好適な超電導装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来は、特開昭６１−１７５４００号公報に記載のよう
に冷凍機の第１ステージ（約８０Ｋ）を８０にふく射シ
ールド、第２ステージ（約２０Ｋ）を中間冷却に、第３
ステージ（１０に以下）を超電導マグネットの冷却に使
うような方法が示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、冷凍機の第１および第２ステージがふ
く射シールド板と一体となっているため冷凍機破損事故
及び冷凍機のメンテナンス時、冷凍機をクライオスタッ
トから切離す作業および、再生するには、装置をいった
ん室温にまで暖ため、真空槽を分解する作業が必要であ
った。

本発明の目的は、冷凍機をクライオスタットに着脱する
作業を容易にすることにより、冷凍機のメンテナンス時
間を短縮することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、超電導導体を入れた寒剤容器のガス配管に
ふく射シールド板を熱的に接続して、さらに、上記ガス
配管内に冷凍機の冷却管（第１ステージや第２ステージ
）を挿入することにより達成される。

本願第１番目の発明は、寒剤容器と連通したガス配管に
ふく射シールド板を結合し、更に、ガス配管の内部に冷
凍機の冷却部を入れたことを特徴とする。

本願第２番目の発明は、冷凍機の冷却部を入れるケーシ
ングをふく射シールドと結合し、ケーシングと寒剤容器
のガス部とを連通した配管で接続したことを特徴とする
。

〔作用〕

超電導導体と寒剤を納めた寒剤容器、その寒剤容器を包
むふく射シールド板は、寒剤容器と連通したガス配管に
接続されている。一方、冷凍機の冷却部は、上記ガス配
管内のふく射シールド板とガス配管に接続された位置に
挿入されている。寒剤容器からの蒸発したガスがガス配
管内に送り込まれるため、ガス配管内には常に蒸発した
ガスで満されている。上記構成により、ふく射シールド
板の熱は、ガス配管と冷凍機の冷却部との間に介在する
ガス層を経由して前記冷凍数の指令部に伝わる。したが
って、冷凍機の冷却部をふく射シールド板は、間接的に
連結されているので、冷凍機本体をクライオスタットか
ら容易に抜き取ることができる。また、逆に、取付けも
容易な構造となっている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

第１図は、本発明の一実施例として分析用ＮＭＲのクラ
イオスタットを示したもので、１は、超電導コイルであ
る。２は、超電導コイル１を冷却するための寒剤（たと
えば、液体ヘリウム）である。

２′は、寒剤が蒸発したガスである。４は、超電導コイ
ル１と寒剤２．および寒剤液面計３を納めた寒剤容器で
ある。５，６そして７は、寒剤容器と連通しているもの
で熱伝導率の小さい合金、例えばステンレス鋼などから
なるガス配管、寒剤注入管とガス吐出配管である。ここ
で、ガス配管５゜６及び７は寒剤容器４を上部から吊っ
て支持する支持体としても用いている。８は、約２０に
の温　□度を示す２０にシールドでガス配管５、寒剤注
入管６そしてガス吐出配管７に圧着、溶接、はんだ付ま
たは、銀ろう付けされている。９は、２０にシールドよ
り高い温度を示す８０にシールドで２０にシールドと同
様それぞれの管５，６．７に連結されている。２０にシ
ールド８と８０にシールド９の材質は、熱伝導率の高い
銅またはアルミニウムでできている。ガス配管５を支持
として用いない場合は、２０にシールド８との連結部と
。

寒剤容器４との間は径１０ｍ以下の薄肉細管としてよい
、１０は、８０にシールド９を包み込んだ真空容器であ
る。１１は、ギフオードマクマホンサイクルソルベーサ
イクル、スターリングサイクルなどを利用した冷凍機で
ある。冷凍機１１は、冷凍機１１の冷却部である第１ス
テージ１２と第２ステージ１３をガス配管内部に挿入し
て冷凍機１１のフランジ１４で真空容器と接続し固定し
ている。１５．１６は、冷凍機を運転するための高圧ヘ
リウムガス配管と低圧ヘリウムガス配管で、図示してい
ない圧縮機に連結される。

以下動作の説明をする。寒剤容器４に２０にシールド８
からのふく射熱及びガス配管５．寒剤注入管６およびガ
ス吐出配管７からの伝導熱で寒剤２は蒸発しガス化する
。このため、ガス配管５゜寒剤注入管６内部は蒸発ガス
２′で満たされている。また、残りの蒸発ガス２′は、
吐出配管７から大気中に放出する。従って、冷凍Ｉａ１
１の冷却部である第１ステージ１２と第２ステージ１３
の周囲は、常に寒剤の蒸発したガス２′で満たされてい
る。さらに、第１ステージに近接したガス配管は、８０
にシールド９がはんだ付または溶接等で接続されている
。同様に第２ステージに近接したガス配管は、２０にシ
ールド８がはんだ付または溶°接等で接続されている。

したがって、８０にシールド９と２０にシールド８の熱
は、冷凍機１１の第１ステージ１２と第２ステージ１３
周りのガス２′を媒体とした熱伝導によりそれぞれのス
テージ１２．１３に伝達される。冷凍機１１の第１．第
２ステージ１２．１３が冷却されると８０にと２０にシ
ールド９．８の熱が奪われるため、８０に、２０にシー
ルドの温度が下がってくる。このため、寒剤容器の侵入
熱源である２０Ｋからのふく射熱及び伝導熱が小さくな
り、寒剤の蒸発量の少ない超電導装置が得られる。なお
、２０に、８０にシールド８．９の熱特性は、第２ステ
ージとガス配管のすき間、第１ステージとガス配管のす
き間が小さいほど良くなる。このすき間は、加工精度と
組立精度から決まるものであるが通常１００μ以下にす
るとよい。

もし、超電導体として臨界温度の高いペロブスカイト型
超電導体を用いる場合、冷凍機の冷却部は第１ステージ
だけでもよく、寒剤としては、水素、ネオン、窒素など
を使ってもよい。

冷凍機のメンテナンス時は、ガス吐出配管を閉め、寒剤
容器４の内圧が大気圧以下（０，０７ｋｇｆ／ａＪＧ程
度）になったとき冷凍機１１を真空容器１０からゆっく
りと引き抜くとよい、これは、大気中の空気がガス配管
から入ることを防止している。

冷凍機を再びタライオスタットに取付ける場合、冷凍機
の冷却部をヘリウムガスで包んで初期の冷凍運転を行い
、完全に冷却部が冷えた後、ゆっくりと、ガス配管５内
に冷凍機の冷却部を入れて。

冷凍機のフランジを固定するとよい。

１５は、チエツクバルブで、寒剤の蒸発量がきわめて少
ない場合、大気圧の大きな変動によって寒剤の蒸発ガス
流量が大きく変動することを防止する働きがある。

また、１６は、超電導コイル１がクエンチを起こしたと
きにのみ、大量の蒸発ガス２′を吐出させる破壊板（ラ
ブチャーディスク）である、１７は、超電導コイル１に
電流を供給するパワーリード（図示なし）用コネクター
である。パワーリードを差し込むときは、クイッククラ
ンプ１８をはずしてクイツククランプ１８上部の配管を
はずし。

パワーリードを差し込むことができる構造となっている
。

第２図は、本発明の他の実施例である。第１図と同一部
分は同一符号で示しである。第２図中の１９は冷凍機の
冷却部を入れるケーシングであり、第１図のガス配管５
の底を閉じたものに相当する。

２０は、寒剤の蒸発ガスをガス吐出配管７を通してケー
シング１９内に通り込む配管で、ガス吐出配管７とケー
シング１９との間には、バルブ２１が設けられている。

２３及び２４はガス配管６笈び７の中に挿入されたバッ
フルで、ふく射熱の侵入を防止する。

以下、第２図を使って動作の説明する。大きな超電導コ
イル１の予冷は、超電導コイル１を安定に冷却する液体
ヘリウムを注入する前に、液体窒素で超電導コイル１を
冷却する。このとき、液体窒素が蒸発したガスを冷凍機
ケーシング内に送り込んでしまうと、冷凍機１１の第２
ステージ１３の温度が約２０Ｋまで低下するので窒素ガ
スは、固化してしまい冷凍機１１を真空容器１０から切
り離せなくなる。従って、バルブ２１を閉めた状態でバ
ルブ２２の口から真空排気後、ヘリウムガスを封入して
バルブ２２を閉める。その後、寒剤注入管６から液体窒
素を寒剤容器４に注入して超電導コイル１を液体窒素温
度まで冷却する。また、このとき冷凍機１１の運転を開
始する。その後。

寒剤容器に溜った液体窒素を追いだして液体ヘリウム２
を注入して寒剤容器に溜め込む。バルブ２１は、液体ヘ
リウムを注入後、開く。

この結果、冷凍機ケーシング内は、冷凍機ケーシングか
ら多少のヘリウムガスが漏れる場合でも常に、蒸発した
ヘリウムガスが補給され安定に８０にシールド９と２０
にシールドの冷却が行える。冷凍機１１のメンテナンス
時は、冷凍機ケーシング１９内が常にヘリウムガスで満
たされているので真空排気することなしに第１図と同様
、容易な作業となる。

Ｃ発明の効果〕 本゛発明によれば、冷凍機の冷却部を寒剤容器と連通し
たガス配管内に取り付けることにより、冷凍機をクライ
オスタット内に着脱することを容易に行うことができる
。また、冷凍機を冷凍機ケーシングに納める場合には、
冷凍機ケーシングと寒剤容器をガス配管で接続すること
で、冷凍機ケーシング内には、寒剤ガスが常に満たされ
るので、冷凍機ケーシング内の寒剤ガス補給が不要かつ
。

冷凍機の着脱も容易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１晶２図はいずれも本発明の実施例に係る超電導装置
の縦断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．超電導導体と寒剤を納めた寒剤容器、その寒剤容器
   を包むふく射シールド液、さらにそれらを納めた真空容
   器から成る超電導装置において、前記寒剤容器と連通し
   たガス配管に前記ふく射シールド板を結合し、さらに、
   ガス配管の内部に冷凍機の冷却部を入れたことを特徴と
   する超電導装置。
2. ２．前記冷凍機冷却部と前記ガス配管とふく射シールド
   との結合が近接していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の超電導装置。
3. ３．超電導導体と寒剤を納めた寒剤容器、その寒剤容器
   を包むふく射シールド板、さらにそれらを納めた真空容
   器から成る超電導装置において、冷凍機の冷却部を入れ
   るケーシングを前記ふく射シールドと結合し、前記ケー
   シングと前記寒剤容器のガス部とを連通した配管で接続
   したことを特徴とする超電導装置。