JPH0769080B2 - 極低温装置 - Google Patents
極低温装置Info
- Publication number
- JPH0769080B2 JPH0769080B2 JP61033856A JP3385686A JPH0769080B2 JP H0769080 B2 JPH0769080 B2 JP H0769080B2 JP 61033856 A JP61033856 A JP 61033856A JP 3385686 A JP3385686 A JP 3385686A JP H0769080 B2 JPH0769080 B2 JP H0769080B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- cryogenic
- thin
- substrate
- radiation shield
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超電導電磁石などの極低温装置に関するも
のである。
のである。
超電導電磁石などの極低温装置は、液体ヘリウム溜めな
どの極低温流体槽、それを包み中を真空排気して真空断
熱する真空容器、真空容器壁と極低温流体槽の間に位置
し、液体窒素等で冷却され真空容器から極低温流体槽に
入るふく射熱を減少させるふく射シールドから成る。
どの極低温流体槽、それを包み中を真空排気して真空断
熱する真空容器、真空容器壁と極低温流体槽の間に位置
し、液体窒素等で冷却され真空容器から極低温流体槽に
入るふく射熱を減少させるふく射シールドから成る。
このふく射シールドはアルミニウム，銅，銀等の高熱伝
導率，低ふく射率の材料を用いるが、高純度アルミニウ
ムや無酸素銅の薄板はやわらかく形状が決まりにくい。
このふく射シールドが極低温流体槽と接触すると、過大
な熱侵入となるため、比較的強度のあるアルミニウム合
金を用いることもあるが、これは熱伝導率があまり高く
ない。また、マイクロフィルムに金属を蒸着したものを
多層に積層した多層断熱材を用いたものも見られるが、
この場合各断熱材の枚数をは多いほど断熱効果が期待で
きるため一枚の断熱材をできるだけ薄くしなければなら
ず、また、伝熱が輻射のみとなるよう断熱材同志が接触
しないようにしなければならないという問題がある。さ
らに、ふく射シールドの役目として断熱性を維持するた
めに出来るだけ支持箇所をできるだけ少なくして外槽、
内槽のいずれにも接触しないように保持しなければなら
ず、高強度、高剛性が要求される。多層断熱材を用いて
これらの要求を満足させるためには、多層断熱材に外力
を加えて押さえ付ける必要があり、この外力が大きけれ
ば各断熱材同志の接触部が増大し熱伝導により、断熱性
能が大幅に低下してしまい、また、外力を小さくする
と、多層断熱材の剛性が低くなり機械的強度が低下し、
また、外槽、内槽との支持箇所が増えてしまうという問
題があった。
導率，低ふく射率の材料を用いるが、高純度アルミニウ
ムや無酸素銅の薄板はやわらかく形状が決まりにくい。
このふく射シールドが極低温流体槽と接触すると、過大
な熱侵入となるため、比較的強度のあるアルミニウム合
金を用いることもあるが、これは熱伝導率があまり高く
ない。また、マイクロフィルムに金属を蒸着したものを
多層に積層した多層断熱材を用いたものも見られるが、
この場合各断熱材の枚数をは多いほど断熱効果が期待で
きるため一枚の断熱材をできるだけ薄くしなければなら
ず、また、伝熱が輻射のみとなるよう断熱材同志が接触
しないようにしなければならないという問題がある。さ
らに、ふく射シールドの役目として断熱性を維持するた
めに出来るだけ支持箇所をできるだけ少なくして外槽、
内槽のいずれにも接触しないように保持しなければなら
ず、高強度、高剛性が要求される。多層断熱材を用いて
これらの要求を満足させるためには、多層断熱材に外力
を加えて押さえ付ける必要があり、この外力が大きけれ
ば各断熱材同志の接触部が増大し熱伝導により、断熱性
能が大幅に低下してしまい、また、外力を小さくする
と、多層断熱材の剛性が低くなり機械的強度が低下し、
また、外槽、内槽との支持箇所が増えてしまうという問
題があった。
また、ふく射シールドにはコイルを高速に励消磁した
り、コイルクェンチしたりした時や、浮上式鉄道や、磁
気共鳴断層撮像装置などのように外部から変動磁界がか
かった時、内部に渦電流が流れ熱負荷が増大するという
問題点があった。
り、コイルクェンチしたりした時や、浮上式鉄道や、磁
気共鳴断層撮像装置などのように外部から変動磁界がか
かった時、内部に渦電流が流れ熱負荷が増大するという
問題点があった。
この発明は、強固でかつ高い熱伝導率と低いふく射率を
もち、渦電流がながれにくいふく射シールドを用い、熱
侵入量が少なく、コンパクトな極低温装置を提供するこ
とを目的とする。
もち、渦電流がながれにくいふく射シールドを用い、熱
侵入量が少なく、コンパクトな極低温装置を提供するこ
とを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明においては、極低温
流体槽をふく射シールドで包囲すると共に、真空容器内
に収納して成る極低温装置において、ふく射シールドは
低温で破壊しない高剛性かつ高電気抵抗の基板の両面
に、高熱伝導率でかつ低ふく射率の金属薄膜を区切り部
を設けて細長く形成するとともに、前記区切り部の位置
を交互にずらして配置するようにしたことを特徴とする
ものである。
流体槽をふく射シールドで包囲すると共に、真空容器内
に収納して成る極低温装置において、ふく射シールドは
低温で破壊しない高剛性かつ高電気抵抗の基板の両面
に、高熱伝導率でかつ低ふく射率の金属薄膜を区切り部
を設けて細長く形成するとともに、前記区切り部の位置
を交互にずらして配置するようにしたことを特徴とする
ものである。
このように構成されたものにおいては、ふく射シールド
の基板を強固にすると共に高電気抵抗にしたことによ
り、基板に渦電流が流れることなく、また薄膜の強度は
基板に持たせるので厚さを薄くでき、しかも薄膜を高熱
伝導率をしたことにより、従来通り冷媒で強力に冷却で
き、その上薄膜を低ふく射率にしたことにより、真空容
器から極低温流体槽への熱侵入を減少することができ、
極低温装置を高信頼性を保ちながら小形化することがで
きる。
の基板を強固にすると共に高電気抵抗にしたことによ
り、基板に渦電流が流れることなく、また薄膜の強度は
基板に持たせるので厚さを薄くでき、しかも薄膜を高熱
伝導率をしたことにより、従来通り冷媒で強力に冷却で
き、その上薄膜を低ふく射率にしたことにより、真空容
器から極低温流体槽への熱侵入を減少することができ、
極低温装置を高信頼性を保ちながら小形化することがで
きる。
実施例１ 以下、本発明の第１の実施例について、第１図および第
２図を参照して説明する。超電導コイル（１）が液体ヘ
リウム（２）の中に浸漬されている。この液体ヘリウム
（２）は極低温流体槽（３）に収納されており、それを
囲む形で真空容器（４）があり中間を排気し真空断熱し
ている。
２図を参照して説明する。超電導コイル（１）が液体ヘ
リウム（２）の中に浸漬されている。この液体ヘリウム
（２）は極低温流体槽（３）に収納されており、それを
囲む形で真空容器（４）があり中間を排気し真空断熱し
ている。
真空容器（４）と極低温流体槽（３）との間には、ふく
射シールド（５）があり、冷媒溜め（６）内の液体窒素
と熱接触よく接合され、液体窒素温度に冷却されてい
る。なお、液体ヘリウムや液体窒素の入出のラインや断
熱効果を高めるための多層断熱材，液体ヘリウム溜め等
を支える荷重支持材などは図示を省略した。
射シールド（５）があり、冷媒溜め（６）内の液体窒素
と熱接触よく接合され、液体窒素温度に冷却されてい
る。なお、液体ヘリウムや液体窒素の入出のラインや断
熱効果を高めるための多層断熱材，液体ヘリウム溜め等
を支える荷重支持材などは図示を省略した。
ふく射シールド（５）は第２図に示すように繊維強化プ
ラスチック（以下FRPとする）製の基板（７）の両面に
アルミニウム箔製の幅の細い薄膜（８）を幅方向に区切
り部（９）を設けて、接着剤で接着してある。この区切
り部（９）は基板（７）の両面で位置が対向しないよう
にずらしてある。
ラスチック（以下FRPとする）製の基板（７）の両面に
アルミニウム箔製の幅の細い薄膜（８）を幅方向に区切
り部（９）を設けて、接着剤で接着してある。この区切
り部（９）は基板（７）の両面で位置が対向しないよう
にずらしてある。
次にこの実施例の作用について説明する。
市販純アルミニウム（JIS記号A1100相当）の絶対温度80
Kにおける熱伝導率は約、250w/m・Ｋであり、アルミニ
ウム合金（JIS記号A5083相当）の熱伝導率（約56w/m・
Ｋ）の4.5倍である。また高純度アルミニウム（99.99
％）なら熱伝導率は400w/m・Ｋとなり、アルミニウム合
金の７倍にも達する。
Kにおける熱伝導率は約、250w/m・Ｋであり、アルミニ
ウム合金（JIS記号A5083相当）の熱伝導率（約56w/m・
Ｋ）の4.5倍である。また高純度アルミニウム（99.99
％）なら熱伝導率は400w/m・Ｋとなり、アルミニウム合
金の７倍にも達する。
つまり3mmの板厚のFRP製の基板（７）に1mm厚の純アル
ミニウムをはったふく射シールド（５）の熱伝導性はア
ルミニウム合金板の4.5〜7mm厚に相当する。また、基板
（７）の両側にはり、相互に位相をずらした区切り部
（９）を設けて薄膜（８）を細長くしてあるのでふく射
熱の通過なしに超電導コイルや、外部磁界の磁界変化に
伴なう渦電流損を大幅に減少できる。
ミニウムをはったふく射シールド（５）の熱伝導性はア
ルミニウム合金板の4.5〜7mm厚に相当する。また、基板
（７）の両側にはり、相互に位相をずらした区切り部
（９）を設けて薄膜（８）を細長くしてあるのでふく射
熱の通過なしに超電導コイルや、外部磁界の磁界変化に
伴なう渦電流損を大幅に減少できる。
このようにして、ふく射シールド（５）の強度が増し熱
伝導率が増すため、ふく射シールド（５）の冷却が良く
なり、極低温部への熱侵入が減少し、かつ極低温装置が
小形となる。また、基板（７）となるFRP板を射出成形
品にする大量生産に向く。そして、渦電流損が減少しふ
く射シールド（５）の熱負荷が減少し、ひいては極低温
部への熱侵入が減少する効果がある。
伝導率が増すため、ふく射シールド（５）の冷却が良く
なり、極低温部への熱侵入が減少し、かつ極低温装置が
小形となる。また、基板（７）となるFRP板を射出成形
品にする大量生産に向く。そして、渦電流損が減少しふ
く射シールド（５）の熱負荷が減少し、ひいては極低温
部への熱侵入が減少する効果がある。
実施例２ 第３図に示す第２の実施例は、区切り部（９）を薄肉部
（10）として高電気抵抗にて薄膜部（８）をつないだも
のである。
（10）として高電気抵抗にて薄膜部（８）をつないだも
のである。
このようにしても実施例１とほぼ同様な作用効果が得ら
れる。
れる。
実施例３ 第４図に示す第３図の実施例は、薄膜（８）を細長くせ
ず、幅の広いものを使用し、区切り部（９）となる部分
に、マグネシウム，錫，マンガン等の不純物を拡散して
高抵抗にしたものである。
ず、幅の広いものを使用し、区切り部（９）となる部分
に、マグネシウム，錫，マンガン等の不純物を拡散して
高抵抗にしたものである。
このようにしても実施例１とほぼ同様な作用効果が得ら
れる。
れる。
尚、他の実施例として、極低温流体槽（３）は、超電導
コイル（１）や液体ヘリウム（２）を入れるだけに限定
するものではないし、ふく射シールド（５）の冷却も液
体窒素に限るわけではなく、蒸発ガスによる冷却や冷凍
機による冷却などでもかまわない。また、ふく射シール
ド（５）の基板（７）はFRP板にかぎらず、低温でクラ
ック等による破損が起らない材料なら種類を問わない。
また、薄膜（８）の材料はアルミニウムに限定されるも
のではなく、高熱伝導率，低ふく射率のものなら銅や銀
などの他の材料でもかまわない。そして、薄膜（８）を
基板に設ける手段は、接着に限らず蒸着，メッキ，蒸着
＋メッキ，スパッタリング等であってもかまわない。ま
た薄膜（８）は区切り部（９）を設けず基板（７）の全
面に設けてもかまわない。
コイル（１）や液体ヘリウム（２）を入れるだけに限定
するものではないし、ふく射シールド（５）の冷却も液
体窒素に限るわけではなく、蒸発ガスによる冷却や冷凍
機による冷却などでもかまわない。また、ふく射シール
ド（５）の基板（７）はFRP板にかぎらず、低温でクラ
ック等による破損が起らない材料なら種類を問わない。
また、薄膜（８）の材料はアルミニウムに限定されるも
のではなく、高熱伝導率，低ふく射率のものなら銅や銀
などの他の材料でもかまわない。そして、薄膜（８）を
基板に設ける手段は、接着に限らず蒸着，メッキ，蒸着
＋メッキ，スパッタリング等であってもかまわない。ま
た薄膜（８）は区切り部（９）を設けず基板（７）の全
面に設けてもかまわない。
以上説明したように、本発明によれば、ふく射シールド
の強度、熱伝導率、ふく射率を劣化させずに渦電流が流
れにくくなり、極低温装置が小形で低熱侵入なものとな
る。
の強度、熱伝導率、ふく射率を劣化させずに渦電流が流
れにくくなり、極低温装置が小形で低熱侵入なものとな
る。
第１図は本発明の極低温装置の第１の実施例を示す断面
図、第２図は第１図のふく射シールドの要部を示す断面
図、第３図は第２の実施例の要部を示す断面図、第４図
は第３の実施例の要部を示す断面図である。 １……超電導コイル、２……液体ヘリウム、 ３……極低温流体槽、４……真空容器、 ５……ふく射シールド、６……冷媒溜め、 ７……基板、８……薄膜、 ９……区切り部。
図、第２図は第１図のふく射シールドの要部を示す断面
図、第３図は第２の実施例の要部を示す断面図、第４図
は第３の実施例の要部を示す断面図である。 １……超電導コイル、２……液体ヘリウム、 ３……極低温流体槽、４……真空容器、 ５……ふく射シールド、６……冷媒溜め、 ７……基板、８……薄膜、 ９……区切り部。
Claims (5)
- 【請求項１】極低温流体槽をふく射シールドで包囲する
と共に、真空容器内に収納して成る極低温装置におい
て、ふく射シールドは低温で破壊しない高剛性かつ高電
気抵抗の基板の両面に、高熱伝導率でかつ低ふく射率の
金属薄膜を区切り部を設けて細長く形成するとともに、
前記区切り部の位置を交互にずらして配置したことを特
徴とする極低温装置。 - 【請求項２】薄膜はアルミニウム，銅，銀等の箔又は板
を接着剤でプラスチック製の基板に接着するか、又は前
記材料を前記基板に蒸着，メッキ，スパッタリング等で
付着したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
極低温装置。 - 【請求項３】薄膜の区切り部は細長い複数の薄膜を離間
させて形成した電気的絶縁部であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の極低温装置。 - 【請求項４】薄膜の区切り部は前記薄膜の所定位置を更
に薄くした薄肉部で高電気抵抗に形成したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の極低温装置。 - 【請求項５】薄膜の区切り部は前記薄膜の所定位置に、
マグネシウム，錫，マンガン等の不純物を拡散させ高電
気抵抗に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の極低温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033856A JPH0769080B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 極低温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033856A JPH0769080B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 極低温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62194171A JPS62194171A (ja) | 1987-08-26 |
| JPH0769080B2 true JPH0769080B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=12398145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61033856A Expired - Lifetime JPH0769080B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 極低温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769080B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04369876A (ja) * | 1991-04-08 | 1992-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気浮上式車両用超電導磁石装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5757567U (ja) * | 1980-09-22 | 1982-04-05 |
-
1986
- 1986-02-20 JP JP61033856A patent/JPH0769080B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62194171A (ja) | 1987-08-26 |
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