JPH05315129A - クライオスタット - Google Patents

クライオスタット

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JPH05315129A
JPH05315129A JP11495192A JP11495192A JPH05315129A JP H05315129 A JPH05315129 A JP H05315129A JP 11495192 A JP11495192 A JP 11495192A JP 11495192 A JP11495192 A JP 11495192A JP H05315129 A JPH05315129 A JP H05315129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
container
superconducting magnet
lhe
cryostat
high temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11495192A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinobu Matsuo
忍 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to JP11495192A priority Critical patent/JPH05315129A/ja
Publication of JPH05315129A publication Critical patent/JPH05315129A/ja
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷媒容器および超伝導マグネットの支持構造を
通しての冷媒容器への侵入熱を軽減して、冷媒の蒸発量
を少なくできるクライオスタットを提供することを目的
とする。 【構成】輻射熱防止のための輻射熱シールド部材である
液体窒素ガス容器2の内側に、超伝導マグネット11お
よび該超伝導マグネットを冷却するための冷媒である液
体ヘリウムを収容する液体ヘリウム容器3を配置したク
ライオスタットにおいて、液体窒素ガス容器2の底部に
超伝導マグネット11の直下に位置してセラミックス系
高温超伝導体20を配置し、このセラミックス系高温超
伝導体20のマイスナ効果による超伝導マグネット11
の反発力により、超伝導マグネット11および液体ヘリ
ウム容器3の重量を支えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導マグネットを冷
却するためのクライオスタットに関する。
【0002】
【従来の技術】超伝導マグネットの冷却に用いられるク
ライオスタットは、従来、図2に示すような構造となっ
ている。図2において、真空容器1はクライオスタット
内部を真空断熱するためのものである。この真空容器1
の内部に、輻射熱シールドのための液体窒素(LN2
容器2が配置され、その内側に液体ヘリウム(LHe)
容器3が配置されている。LHe容器3はLHeを溜
め、その内部温度は4.2Kの極低温状態に保持され
る。
【0003】なお、図2中4はLHe容器3にLHeを
供給するためのLHe供給管、5はLHe容器3への侵
入熱のために蒸発したヘリウムガス(GHe)を逃気す
るためのGHe逃気管、6はLN2 容器2にLN2 を供
給するためのLN2 供給管、7はLN2 容器2への侵入
熱のため蒸発した窒素ガス(GN2 )を逃気するための
GN2 逃気管、8は超伝導マグネット11を励磁するた
めの電流リード(図示せず)や、温度測定用のリード線
(図示せず)等をクライオスタット内へ導入するための
アクセスポート、9はLHe容器3および超伝導マグネ
ット11の重量を支えるためのサスペンションロッド、
10はLN2 容器2の重量を支えるためのサスペンショ
ンロッドである。
【0004】超伝導マグネット11はLHe容器3内に
固定され、LHeにより約4.2Kの温度に冷却される
ことによって超伝導状態となる。この超伝導マグネット
11は、図示しない電流リードおよび永久電流スイッチ
などによって励磁され、高磁場を発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のクライ
オスタットでは、冷媒容器であるLHe容器3および超
伝導マグネット11の重量を支えるために、サスペンシ
ョンロッド9を用いている。このため、サスペンション
ロッド9を通して外部からLHe容器3への熱侵入が生
じ、この侵入熱により超伝導マグネット11の冷却用の
冷媒であるLHeの蒸発量が大きくなるという問題があ
る。
【0006】本発明はこのような従来の問題点を解消す
るためになされたもので、超伝導マグネット冷媒容器の
支持構造を通しての冷媒容器への侵入熱を軽減して、冷
媒の蒸発量を少なくできるクライオスタットを提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は輻射熱防止のための輻射熱シールド部材の
内側に、超伝導マグネットおよび該超伝導マグネットを
冷却するための冷媒を収容する冷媒容器を配置したクラ
イオスタットにおいて、輻射熱シールド部材の底部にセ
ラミックス系高温超伝導体を配置し、このセラミックス
系高温超伝導体のマイスナ効果による超伝導マグネット
の反発力により、超伝導マグネットおよび冷媒容器の重
量を支えるようにしたことを特徴とする。
【0008】
【作用】輻射熱シールド部材の底部に配置されたセラミ
ックス系高温超伝導体は、輻射熱シールド部材の寒冷に
より冷却され、超伝導状態となる。ここで、LHeなど
の冷媒によって冷却された超伝導マグネットが磁場を発
生すると、セラミックス系高温超伝導体のマイスナ効果
による超伝導マグネットの反発力で、超伝導マグネット
および冷媒容器が押し上げられ、超伝導マグネットおよ
び冷媒容器の重量が支えられることになる。
【0009】この結果、超伝導マグネットおよび冷媒容
器の重量を支えるためのサスペンションロッドのような
支持構造が不要となるか、あるいは断面積の小さなもの
で済む。従って、支持構造を通しての液媒容器への熱侵
入が軽減され、冷媒の蒸発量が少なくなる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0011】図1は、本発明の一実施例に係るクライオ
スタットの断面図である。同図において、真空容器1は
クライオスタット内部を真空断熱するためのものであ
り、この真空容器1の内部に、輻射熱シールド部材であ
る二重筒構造からなる液体窒素(LN2 )容器2が配置
されている。このLN2 容器2のさらに内側に、液体ヘ
リウム(LHe)容器3が配置されている。LHe容器
3はLHeを溜め、その内部温度は4.2Kの極低温状
態に保持される。
【0012】なお、図1中4はLHe容器3にLHeを
供給するためのLHe供給管、5はLHe容器3への侵
入熱のために蒸発したヘリウムガス(GHe)を逃気す
るためのGHe逃気管、6はLN2 容器2にLN2 を供
給するためのLN2 供給管、7はLN2 容器2への侵入
熱のため蒸発した窒素ガス(GN2 )を逃気するための
GN2 逃気管、8は超伝導マグネット11を励磁するた
めの電流リード(図示せず)や、温度測定用のリード線
(図示せず)等をクライオスタット内へ導入するための
アクセスポート、10はLN2 容器2の重量を支えるた
めのサスペンションロッドである。また、超伝導マグネ
ット11はLHe容器3内に固定されている。
【0013】以上の構成は、図2に示した従来のクライ
オスタットとほぼ同様である。ただし、本実施例では図
2に示したLHe容器3および超伝導マグネット11の
重量を支えるためのサスペンションロッド9は備えられ
ていない。
【0014】そして、本実施例ではLN2 容器2の底部
に、超伝導マグネット11の直下に位置して、ブロック
状に形成されたセラミックス系高温超伝導体20が配置
されている。このセラミックス系高温超伝導体20は、
例えばY,Ba,Cu,Oを成分とし、100K程度の
温度で超伝導転移を起こす材料からなり、LN2 容器2
の寒冷により冷却される。
【0015】また、本実施例ではLHe容器3の重量を
支える補助のために、支持脚21がLHe容器3の底部
に取り付けられている。この支持脚21は、熱伝導率の
小さな例えはFRP等で作られ、セラミックス系高温超
伝導体20のマイスナ効果による反発力が発生していな
いときには、LN2 容器2の底部に接触することによっ
てLHe容器2を支持する。
【0016】さらに、本実施例ではLHe供給管4、G
He供給管5およびアクセスポート8にそれぞれベロー
ズ22が取り付けられている。これらの各ベローズ22
は、LHe容器3がセラミックス系高温超伝導体20の
マイスナ効果による超伝導マグネット11の反発力でL
He供給管4、GHe供給管5およびアクセスポート8
が上方へ押し上げられるときの移動量を吸収する働きを
する。
【0017】次に、本実施例に係るクライオスタットの
作用を説明する。図1は、セラミックス系高温超伝導体
20のマイスナ効果による超伝導マグネット11の反発
力が発生していない状態を示している。このとき、LH
e容器3は支持脚21を介してLN2 容器2の底部に静
止している。
【0018】LN2 容器2およびLHe容器3がそれぞ
れLN2 ,LHeで満たされ、セラミックス系高温超伝
導体20および超伝導マグネット11が超伝導転移温度
(前者は100K程度、後者は4.2K程度)以下の温
度に冷却され、さらに図示しない電流リードおよび永久
電流スイッチなどによって超伝導マグネット11が励磁
されて高磁場を発生すると、セラミックス系高温超伝導
体20のマイスナ効果により超伝導マグネット11は反
発力を受けるため、超伝導マグネット11およびこれが
固定されているLHe容器3は上方に押し上げられる。
【0019】この状態においては、支持脚21はLN2
容器2の底部より離れる。従って、LHe容器3および
超伝導マグネット11の重量を支えるための図2に示し
たサスペンションロッド9がないことと相まって、外部
からLHe容器3への侵入熱が減少し、LHeの蒸発量
を少なくすることができる。
【0020】なお、上記実施例では図2に示した従来の
クライオスタットに備えられているサスペンションロッ
ド9はないが、サスペンションロッドを併用してLHe
容器3および超伝導マグネット11の重量を支えるよう
にしてもよい。この場合、そのサスペンションロッドは
補助的なものであり、従来使用されていたサスペンショ
ンロッド9より断面積の小さなものでよいので、LHe
の蒸発量を最小限に止めることができる。その他、本発
明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
が可能である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば液
体窒素ガス容器などの輻射熱シールド部材の底部にセラ
ミックス系高温超伝導体を配置し、輻射熱シールド部材
の寒冷により冷却された該セラミックス系高温超伝導体
のマイスナ効果により超伝導マグネットに反発力を生じ
させ、超伝導マグネットとこれを冷却するための液体ヘ
リウムなどを収容した液媒容器の重量を支える構成とし
たことによって、サスペンションロッドなどの支持構造
が不要となるか、または断面積の小さなもので済むよう
になる。従って、本発明によると冷媒容器への侵入熱を
軽減し、冷媒の蒸発量を少なくすることができるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るクライオスタットの断
面図
【図2】従来のクライオスタットの断面図
【符号の説明】
1…真空容器 2…LN2 容器 3…LHe容器 4…LHe供給
管 5…GHe逃気管 6…LN2 供給
管 7…GN2 逃気管 8…アクセスポ
ート 10…サスペンションロッド 11…超伝導マ
グネット 20…高温セラミックス系超伝導体 21…支持脚 22…ベローズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】輻射熱防止のための輻射熱シールド部材の
    内側に、超伝導マグネットおよび該超伝導マグネットを
    冷却するための冷媒を収容する冷媒容器を配置したクラ
    イオスタットにおいて、 前記輻射熱シールド部材の底部にセラミックス系高温超
    伝導体を配置し、このセラミックス系高温超伝導体のマ
    イスナ効果による前記超伝導マグネットの反発力によ
    り、前記超伝導マグネットおよび冷媒容器の重量を支え
    るようにしたことを特徴とするクライオスタット。
JP11495192A 1992-05-07 1992-05-07 クライオスタット Withdrawn JPH05315129A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100843389B1 (ko) * 2005-07-08 2008-07-03 브루커 바이오스핀 게엠베하 과냉각된 수평 저온유지장치
CN107978414A (zh) * 2018-01-11 2018-05-01 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种用于连接液氦温区和常温温区的氦气通道结构
CN109357139A (zh) * 2018-11-16 2019-02-19 广东电网有限责任公司 一种超导磁体的悬挂装置
CN112712958A (zh) * 2020-12-23 2021-04-27 中国科学院电工研究所 一种液氮屏蔽混合液体介质冷却的高温超导磁体
CN114496452A (zh) * 2020-11-13 2022-05-13 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) 动态超导磁体和磁悬浮列车

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990803