JPH05315129A - クライオスタット - Google Patents
クライオスタットInfo
- Publication number
- 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
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- container
- superconducting magnet
- lhe
- cryostat
- high temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１】本発明の一実施例に係るクライオスタットの断
面図
面図
【図２】従来のクライオスタットの断面図
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
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11495192A JPH05315129A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | クライオスタット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11495192A JPH05315129A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | クライオスタット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315129A true JPH05315129A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14650694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11495192A Withdrawn JPH05315129A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | クライオスタット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315129A (ja) |
Cited By (5)
| 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 |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP11495192A patent/JPH05315129A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| 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 |
| 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 |
| CN114496452B (zh) * | 2020-11-13 | 2024-05-03 | 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 |
| 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 |
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