KR20170030180A

KR20170030180A - 초전도 자석장치

Info

Publication number: KR20170030180A
Application number: KR1020150127401A
Authority: KR
Inventors: 황규완
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-03-17
Also published as: EP3142131A1; US20170069414A1; KR101745888B1; EP3142131B1; CN106531395A; CN106531395B

Abstract

본 발명은 극저온 냉각기와, 냉각기를 수용하는 냉각기 챔버를 포함한 초전도 자석장치에 관한 것으로, 극저온 냉각기의 외면과 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나에는 돌기가 마련되고 다른 하나에는 돌기가 삽입 지지되는 걸림홈이 마련되어 있으므로, 극저온 냉각기가 걸림홈을 통해 냉각기 챔버에 설치되어 있는 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

Description

초전도 자석장치{SUPERCONDUCTIING MAGNET APPARATUS}

본 발명은 초전도 자석이 극저온 상태를 유지할 수 있도록 하는 극저온 냉각기를 포함한 초전도 자석장치에 관한 것이다.

일반적으로 초전도 자석장치는 초전도 자석을 이용하여 고자장(高磁場)을 발생시키는 장치로, 자기 공명 영상장치 등이 이에 포함된다.

이러한 초전도 자석장치는 초전도 자석과, 초전도 자석과 함께 냉매를 수요하는 극저온 용기와, 극저온 용기를 수용하며 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 억제하는 차폐 용기와, 차폐 용기를 수용하며 내부가 진공 상태로 유지되어 대류에 의한 열전달을 차단하는 진공 용기와, 냉매를 냉각하여 초전도 자석이 극저온 상태를 유지할 수 있도록 하는 극저온 냉각기와, 극저온 냉각기를 수용하기 위한 냉각기 챔버를 포함한다.

본 발명의 일 측면은 극저온 냉각기가 냉각기 챔버에 보다 안정적으로 설치되도록 하여 진공압에 의한 변형, 극저온으로 냉각됨에 따라 발생하는 열수축에 의한 변형, 장시간 운전에 따른 진동, 조립이나 수리시 작업자의 숙련도 등의 요인에 관계없이 설계된 열접촉 성능을 유지할 있는 초전도 자석장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 초전도 자석장치는 극저온 냉각기와, 상기 냉각기를 수용하는 냉각기 챔버를 포함하며, 상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나에서 돌출된 돌기와, 상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나에 상기 돌기와 대응하도록 마련되어 상기 극저온 냉각기를 상기 냉각기 챔버 내측으로 안내하는 걸림홈을 포함한다.

또한, 상기 걸림홈은 상기 극저온 냉각기의 결합 방향으로 연장되는 가이드부와, 상기 가이드부로부터 원주 방향으로 연장되어 돌기가 걸리는 걸림부를 포함한다.

또한, 상기 가이드부는 그 입구측으로부터 상기 극저온 냉각기의 진입 방향으로 진행하며 점진적으로 좁아지는 폭을 갖는다.

또한, 상기 돌기는 상기 극저온 냉각기 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나의 양측에 마련된 한 쌍의 돌기를 포함하며, 상기 걸림홈은 상기 극저온 냉각기 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나의 양측에 마련되는 한 쌍의 걸림홈을 포함한다.

또한, 상기 돌기는 나선 형상으로 돌출 형성되며, 상기 걸림홈은 상기 돌기와 대응하도록 나선 형상으로 오목 형성되어 상기 냉각기의 회전에 따라 상기 돌기가 상기 걸림홈에 스크류 결합된다.

또한 상기 냉각기 챔버는 그 내측에 마련되어 냉매가 전달되는 재응축부를 포함하며, 상기 극저온 냉각기는 그 선단에 일체로 마련되어 상기 재응축부에 배치되는 열교환기를 포함하며, 상기 돌기는 상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 어느 하나에 마련되며, 상기 걸림홈은 상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 다른하나에 마련된다.

또한 상기 제 2 수용부와 격벽을 통해 구획되게 마련된 재응축 챔버를 더 포함하며, 상기 극저온 냉각기의 선단은 상기 격벽의 제 1 면에 접촉한다.

또한 상기 재응축 챔버 내에 배치되되 상기 제 1 면과 반대측인 상기 격벽의 제 2 면에 배치되는 열교환기를 더 포함한다.

또한 상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부에서 연장되는 제 2 단부를 포함하며, 상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부가 수용되는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부가 수용되는 제 2 수용부를 포함하며, 상기 돌기는 상기 제 1 단부의 외면과 상기 제 1 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며, 상기 걸림홈은 상기 제 1 단부의 외면과 상기 제 1 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련된다.

또한 상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부에서 연장되며 상기 제 1 단부 보다 낮은 온도에서 동작하는 제 2 단부를 포함하며, 상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부가 수용되는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부가 수용되는 제 2 수용부를 포함하며, 상기 돌기는 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며, 상기 걸림홈은 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련된다.

또한 본 발명의 일 측면에 따른 초전도 자석장치는 극저온 냉각기와, 상기 극저온 냉각기가 수용되는 냉각기 챔버와, 상기 극저온 냉각기의 선단에 일체로 마련된 열교환기와, 상기 냉각기 챔버에 마련되어 상기 열교환기를 수용하는 재응축부를 포함하며, 상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 어느 하나로부터 돌출된 돌기와, 상기 상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 다른 하나에 마련되어 상기 돌기를 안내하는 걸림홈을 포함한다.

또한 본 발명의 일 측면에 따른 초전도 자석장치는 극저온 냉각기와, 상기 극저온 냉각기가 수용되는 냉각기 챔버와, 상기 냉각기 챔버와 격벽을 통해 구획되는 재응축 챔버와, 상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나로부터 돌출된 돌기와, 상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나에 마련되어 상기 돌기를 안내하는 걸림홈을 포함한다.

또한, 상기 극저온 냉각기의 선단은 상기 격벽의 제 1 면에 밀착되며, 상기 재응축 챔버에 배치되며 상기 제 1 면과 반대측인 상기 격벽의 제 2 면에 배치되는 열교환기를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 초전도 자석장치는 극저온 냉각기와, 상기 냉각기를 수용하는 냉각기 챔버를 포함하며, 상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나에서 돌출된 돌기와, 상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나에서 돌출되어 상기 돌기가 걸려 지지되는 걸림턱을 포함한다.

또한, 상기 걸림턱은 원주 방향으로 서로 이격 배치된 복수의 지지턱들을 포함하며, 상기 걸림턱들 사이의 간격은 상기 돌기의 원주 방향 폭보다 크게 형성된다.

또한, 상기 돌기는 원주 방향으로 폭을 갖는 판 형상으로 형성된다.

또한, 상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부로부터 연장된 제 2 단부를 포함하며, 상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부를 수용하는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부를 수용하는 제 2 수용부를 포함하며. 상기 돌기는 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며, 상기 걸림턱은 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 극저온 냉각장치가 적용된 초전도 자석장치는 냉각기 챔버 내에 수용되는 극저온 냉각기의 선단측이 돌기와 걸림홈을 통해 냉각기 챔버에 지지되므로, 극저온 냉각기가 보다 안정적으로 냉각기 챔버에 설치된다.

또한 진공압 및 열수축에 의해 냉각기 챔버 및/또는 극저온 냉각기가 변형되더라도 극저온 냉각기의 선단측이 격벽에 지지된 상태를 안정적으로 유지할 수 있어 설계된 열접촉 성능을 설계와 같이 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온 냉각장치가 적용된 초전도 자석장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초전도 자석장치에 적용된 극저온 냉각기의 설치 상태를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초전도 자석장치에 적용된 극저온 냉각기에 있어서 극저온 냉각기의 열교환기가 재응축부에 설치되는 상태를 보인 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초전도 자석장치에 있어서 극저온 냉각기의 설치 과정을 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 초전도 자석장치에 있어서 극저온 냉각기의 제 1 단부 및 열교환기의 설치를 보인 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 초전도 자석장치에 있어서 열교환기가 재응축부에 설치된 상태를 보인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 초전도 자석장치에 적용된 극저온 냉각기의 설치 상태를 보인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 초전도 자석장치에 있어서 극저온냉각기가 제 2 수용부에 설치된 상태를 보인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시에에 따른 초전도 자석장치에 있어서, 극저온 냉각기의 열교환기가 재응축부에 설치되는 상태를 보인 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시에에 따른 초전도 자석장치에 있어서, 극저온 냉각기의 열교환기가 재응축부에 설치된 상태를 보인 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초전도 자석장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 초전도 자석장치(1)는 초전도 자석(10)과, 초전도 자석(10)을 수용하며 극저온으로 유지되는 극저온 용기(20)와, 극저온 용기(20)를 외부와 열적으로 차단하는 차폐 용기(30)와, 차폐 용기(30)를 진공 공간을 통해 밀폐시키는 진공 용기(40)와, 극저온 용기(20)가 극저온으로 유지될 수 있도록 하는 극저온 냉각기(50)를 포함한다. 이러한 초전도 자석장치(1)에는 자기 공명 영상 장치 등이 포함된다.

초전도 자석(10)은 초전도 코일에 의해 형성되며, 극저온에서 고자장(高磁場)을 발생시킨다.

극저온 용기(20)는 초전도 자석(10)과 함께 초전도 자석(10)을 냉각하기 위한 냉매를 수용한다. 극저온 용기(20) 내에서 초전도 자석(10)은 액체 상태의 냉매에 잠겨 있는 상태가 유지된다. 냉매로는 헬륨과 같은 극저온 냉매가 사용된다.

차폐 용기(30)는 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 억제하여, 내부의 극저온 용기(20)가 극저온 상태를 유지할 수 있도록 한다.

진공 용기(40)는 차폐 용기(30)를 내부에 수용하며, 그 내부는 고진공으로 상태로 유지되어 외부의 열이 대류에 의한 내부로 전달되는 것을 방지한다.

극저온 냉각기(50)는 도 2에 도시한 바와 같이 몸체부(51)와, 몸체부(51)로부터 연장되며 제 1 온도 범위 내에서 동작하는 제 1 단부(52)와, 제 1 단부(52)로부터 연장되며 제 1 온도 범위 보다 낮은 제 2 온도 범위 내에서 동작하는 제 2 단부(53)를 가진 2단 극저온 냉각기로 형성된다. 본 실시예에서 제 1 단부(52)는 30K 내지 60K의 온도 범위에서 동작하며, 제 2 단부(53)는 4K에서 동작할 수 있다.

몸체부(51)는 진공 용기(40) 외측에 배치되며, 제 1 단부(52)는 진공 용기(40)와 차폐 용기(30) 사이의 공간에 배치된다. 또한 제 2 단부(53)는 차폐 용기(30)와 극저온 용기 사이의 공간에 배치된다.

또한 초전도 자석장치(1)는 극저온 냉각기(50)가 차폐 용기(30)와 진공 용기(40)를 관통하여 설치될 수 있도록 하는 냉각기 챔버(60)를 포함한다.

극저온 냉각기(50)의 설치를 위해 진공 용기(40) 및 차폐 용기(30)에는 극저온 냉각기(50)의 설치를 위한 제 1 설치공(40a) 및 제 2 설치공(30a)이 각각 마련된다. 또한 냉각기 챔버(60)는 제 1 설치공(40a)과 제 2 설치공(30a)을 연결하는 공간을 형성하며 내부에 제 1 단부(52)를 수용하는 제 1 수용부(61)와, 제 1 수용부(61)로부터 연장되며 제 2 단부(53)를 수용하는 공간을 형성하는 제 2 수용부(62)와, 제 1 수용부(61)와 제 2 수용부(62)를 연결하며 제 1 수용부(61)에서 제 2 수용부(62)를 향해 진행하며 점진적으로 작아지는 직경을 갖는 중공의 쐐기 형상으로 형성된 연결부를 포함한다. 본 실시예에서 제 1 수용부(61)의 중간 부위는 밸로우즈 관 형태로 형성되어 극저온으로 냉각됨에 따라 발생하는 열수축에 대응할 수 있다.

또한 냉각기 챔버(60)는 제 2 수용부(62)와 연결되며 극저온 용기(20)에서 기화된 냉매를 전달받아 다시 액체 상태로 응축시키는 재응축부(63)를 포함한다. 재응축부(63)에는 기화된 냉매가 흡입되는 흡입유로(63b)와, 열교환기(54)와 열교환하며 액화된 냉매를 다시 극저온 용기로 안내하는 배출유로(63c)가 연결된다.

또한 극저온 냉각기(50)는 몸체부(51)로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 대략 원환 형상을 형성하며 진공 용기(40)의 제 1 설치공(40a) 인접부에 볼트 등을 통해 고정되는 플랜지부(51a)와, 제 1 단부(52)로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 대략 원환 형상을 형성하며 차폐 용기(30)의 제 2 설치공(30a) 인접부에 지지되는 제 1 지지턱(52a)와, 제 2 단부(53)로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 대략 원환 형상을 형성하며 후술할 단차부(63d)의 인접부에 지지되는 제 2 지지턱(53a)을 포함한다.

한편 극저온 냉각기(50)는 제 2 단부(53)의 선단에는 열교환기(54)가 일체로 연결된다. 열교환기(54)는 재응축부(63)를 통과하는 냉매와의 열교환 면적을 증가시켜 냉매로부터 보다 용이하게 열을 흡수할 수 있도록 한다. 이러한 열교환기(54)는 극저온 냉각기(50)가 냉각기 챔버(60)에 설치된 상태에서 재응축부(63) 내에 배치된다. 재응축부(63)는 냉각기 챔버(60)에 비해 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성되어, 재응축부(63)와 냉각기 챔버(60) 사이에는 단차부(63d)가 마련된다.

상술한 바와 같이 제 2 지지턱(53a)은 단차부(63d)에 지지되는데, 제 2 지지턱(53a)과 제 2 지지턱(53a)이 지지되는 제 2 수용부(62)의 선단면 사이에는 실링부재(55)가 배치된다. 또한 제 1 지지턱(52a)과 차폐 용기(30)의 제 2 설치공(30a) 인접부 사이에도 실링부재(56)가 배치된다. 본 실시예에서 실링부재(55, 56)들은 제 2 지지턱(53a)과 마찬가지로 원환 형상으로 형성되며, 극저온 상황에 적합하도록 연질의 금속으로 형성된다.

냉각기 챔버(60)에 설치되는 극저온 냉각기(50)가 안정적으로 냉각기 챔버(60)에 설치될 수 있도록 도 3에 도시한 바와 같이 냉각기 챔버(60)는 그 내면으로부터 돌출된 돌기(63a)를 포함하며, 극저온 냉각기(50)는 그 외면에 돌기(63a)와 대응하도록 마련되며 돌기(63a)가 삽입되어 걸리는 걸림홈(54a)를 포함한다.

돌기(63a)는 걸림홈(54a)으로 용이하게 진입할 수 있도록 원형 단면을 갖도록 형성되며, 걸림홈(54a)은 극저온 냉각기(50)의 삽입 방향으로 연장되는 가이드부(54a-1)와, 가이드부(54a-1)로부터 원주 방향으로 연장되어 돌기(63a)가 걸리는 걸림부(54a-2)를 포함한다. 이때, 가이드부(54a-1)는 그 입구측이 돌기(63a)의 직경에 비해 큰 폭을 갖도록 형성되며, 그 입구측에서 걸림부(54a-2)측으로 진행하며 점진적으로 좁아지는 폭을 갖도록 형성된다. 따라서 돌기(63a)가 가이드부(54a-1)로 용이하게 진입할 수 있다.

본 실시예에서 돌기(63a)는 재응축부(63)의 내면 양측에 마련된 한 쌍의 돌기(63a)를 포함하며, 걸림홈(54a)은 열교환기(54)의 외면 양측에 마련된 한 쌍의 걸림홈(54a)을 포함한다.

따라서 도 4 에 도시한 바와 같이 극저온 냉각기(50)를 냉각기 챔버(60)에 삽입하는 과정에서 돌기(63a)가 걸림홈(54a)의 가이드부(54a-1)로 진입하고, 도 5에 도시한 바와 같이 돌기(63a)가 가이드부(54a-1) 내측에 완전히 삽입된 후에 극저온 냉각기(50)를 회전시키면 도 6에 도시한 바와 같이 돌기(63a)가 걸림홈(54a)의 걸림부(54a-2) 내에 삽입되어 지지된다. 즉, 극저온 냉각기(50)의 선단측에 마련된 열교환기(54)가 돌기(63a)를 통해 냉각기 챔버(60)의 재응축부(63)에 지지된다.

극저온 냉각기(50)는 플랜지부(51a)를 통해 진공 용기(40)에 고정되므로, 몸체부(51)와 인접한 부위일수록 큰 고정력이 작용한다. 따라서, 고정된 플랜지부(51a)로부터 이격되어 있는 제 2 지지턱(53a)과 제 2 수용부(62)의 선단면 사이에는 상대적으로 작은 힘 밖에 작용하지 않을 수 있다.

그러나 상술한 바와 같이 돌기(63a)와 걸림홈(54a)을 통해 극저온 냉각기(50)의 선단에 위치한 열교환기(54)가 냉각기 챔버(60)의 재응축부(63) 내면에 지지되도록 하면, 제 2 지지턱(53a)과 제 2 수용부(62)의 선단면 사이에 작용하는 압력을 증가시킬 수 있으며, 이에 의해 제 2 지지턱(53a)과 제 2 수용부(62)의 선단면 사이의 기밀은 안정적으로 유지할 수 있다.

극저온 냉각기(50)가 설치되는 냉각기 챔버(60)는 상술한 바와 같이 진공 용기(40)를 관통하여 설치되므로 진공 용기(40)에 작용하는 진공압에 의해 불가피하게 변형이 발생할 수 있으며, 극저온 냉각기(50)에 의해 냉각되는 과정에서 극저온 냉각기(50) 및 냉각기 챔버(60)에 열수축이 발생할 수 있다.

그러나, 상기와 같이 돌기(63a)와 걸림홈(54a)을 통해 극저온 냉각기(50)의 선단이 냉각기 챔버(60)의 내면에 지지되도록 하면, 진공압 및 열수축에 의해 냉각기 챔버(60) 및/또는 극저온 냉각기(50)가 변형되더라도 극저온 냉각기(50)의 선단측이 냉각기 챔버(60) 내부에 설치되어 있는 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 또한 이러한 구조를 통해 조립 및 수리 작업시에도 작업자의 숙련도와 관계 없이 극저온 냉각(50)의 설치가 용이하게 이루어질 수 있다.

본 실시예에서 원형 단면의 돌기(63a)와 원주 방향으로 연장된 걸림부(54a-2)를 갖는 걸림홈(54a)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 7 및 도 8에 본 발명의 제 2 실시예로 도시한 바와 나선형상으로 돌출된 돌기(63a)와, 나선 형상으로 오목 형성된 걸림홈(54a)을 포함하여, 열교환기(54)가 재응축부(63)에 스크류 결합되도록 하는 것도 가능하다.

이하에서는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 초전도 자석장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 실시예에서 초전도 자석장치는 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 극저온 냉각기(250)와, 극저온 냉각기(250)가 설치되는 냉각기 챔버(260)와, 냉각기 챔버(260)와 격벽(263)을 통해 구획되는 재응축 챔버(270)와, 재응축 챔버(270) 내에 배치되는 열교환기(280)를 포함한다.

극저온 냉각기(250)는 몸체부(251), 제 1 단부(252) 및 제 2 단부(253)를 포함하며, 제 2 단부(253)의 선단은 격벽(263)의 제 1 면에 지지되어 격벽(263)을 통해 재응축 챔버(270) 내를 통과하는 냉매로부터 열을 흡수한다. 열교환기(280)는 제 1 면과 반대측에 위치한 격벽(263)의 제 2 면에 배치된 상태로 재응축 챔버(270) 내에 배치된다.

냉각기 챔버(260)는 제 1 단부(252)를 수용하는 제 1 수용부(261)와, 제 2 단부(253)를 수용하는 제 2 단부(253)를 포함한다.

제 2 단부(253)가 안정적으로 제 2 수용부(262) 내에 설치될 수 있도록 제 2 수용부(262)는 그 내면으로부터 돌출된 돌기(262a)를 포함하며, 제 2 단부(253)는 돌기(262a)와 대응하는 걸림홈(253b)을 포함한다. 걸림홈(253b)은 이전의 실시예에서와 마찬가지로 가이드부(253b-1) 및 가이드부(253b-1)로부터 원주 방향으로 연장된 걸림부(253b-2)를 포함하여, 돌기(262a)를 안내 및 지지할 수 있도록 되어 있다.

따라서 극저온 냉각기(250)의 제 2 단부(253)가 돌기(262a)와 걸림홈(253b)을 통해 제 2 수용부(262)에 지지되도록 함으로써 극저온 냉각기(250)가 냉각기 챔버(260)에 설치된 상태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 특히 진공압이나 열수축에 의한 극저온 냉각기(250) 및/또는 냉각기 챔버(260)의 변형에도 극저온 냉각기(250)의 제 2 단부(253)의 선단이 격벽(263)의 제 1 면에 접촉된 상태가 안정적으로 유지되어 설계된 열접촉 성능을 설계와 같이 얻을 수 있다. 또한 조립 및 수리 작업시에도 작업자의 숙련도와 관계 없이 설계된 열접촉 성능을 설계와 같이 얻을 수 있다.

본 실시예에서는 돌기(262a)는 제 2 수용부(262) 내면으로부터 돌출되고 걸림홈(253b)은 제 2 단부(253)의 외면에 마련되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 돌기가 제 1 수용부의 내면으로부터 돌출되도록 하고, 걸림홈이 제 1 단부의 외면에 마련되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 돌기가 제 1 수용부 및 제 2 수용부의 내면으로부터 각각 돌출되도록 하고, 걸림홈이 제 1 단부의 외면과 제 2 단부의 외면에 각각 마련되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기의 실시예들에서 돌기는 냉각기 챔버의 내면에 마련되고, 걸림홈은 극저온 냉각기의 외면에 마련되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 반대로 돌기가 극저온 냉각기의 외면에 마련되고 걸림홈이 냉각기 챔버의 내면에 마련되도록 하는 것도 가능하다.

상기에서는 극저온 냉각기(50)의 외면과 냉각기 챔버(60)의 내면 중 어느 하나에 돌기가 마련되고 다른 하나에 걸림홈이 마련된 실시예들이 개시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 11에 본 발명의 제 4 실시예로 도시한 바와 같이 냉각기 챔버(360)의 내면에 판 형상으로 돌출된 돌기(362a)가 형성되도록 하고, 극저온 냉각기(350)의 외면에 돌기(362a)이 걸려 지지되는 걸림턱(355)이 형성되도록 하는 것도 가능하다.

본 실시예에서 돌기(362a)는 두 개가 냉각기 챔버(360)의 제 2 수용부(362) 내면 양측으로부터 돌출되고, 원주 방향으로 폭을 갖는 판 형상으로 형성되어, 걸림턱(355)에 면을 통해 지지될 수 있도록 되어 있다.

걸림턱(355)은 극저온 냉각기(350)의 제 2 단부(353) 외주면에 원주 방향으로 마련된다. 본 실시예에서 걸림턱(355)은 두 개가 원주 방향으로 이격 형성되는데, 두 걸림턱(355) 사이의 간격은 돌기(362a)의 원주 방향 폭에 비해 크게 형성되어, 돌기(362a)가 두 걸림턱(355) 사이의 공간을 통과할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 돌기(362a)가 두 걸림턱(355) 사이의 공간과 대응하는 위치에 위치하도록 한 상태에서 극저온 냉각기(350)를 냉각기 챔버(360)에 설치하면, 돌기(362a)가 두 걸림턱(355) 사이의 공간을 통과한다. 이러한 상태에서 극저온 냉각기(350)를 다시 원주 방향으로 90도 회전시키면 도 12에 도시한 바와 같이 돌기(362a)가 걸림턱(355)에 걸려 지지되므로, 극저온 냉각기(350)의 선단이 냉각기 챔버(360)의 내면에 의해 지지된다.

본 실시예에서 돌기(362a)는 판 형상으로 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 돌기가 원형 단면등 다양한 형상으로 형성되도록 하는 것도 가능하다.

본 실시예에서 돌기(362a) 및 걸림턱(355)은 각각 두 개씩 마련되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 개 이상 형성되도록 하는 것도 가능하다. 다만 이러한 경우에도 걸림턱들 사이의 간격은 돌기가 통과할 수 있도록 돌기의 원주 방향 폭 보다 크게 형성되어야 한다.

본 발명은　상기에　기재된 실시예들에 한정되는 것은　아니며, 본 발명의 사상에서　벗어나지 않는 범위에서　다양하게 수정 및 변형할 수 있다는 점은　이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1: 초전도 자석장치 10: 초전도 자석
20: 극저온 용기 30: 차폐 용기
40: 진공 용기 50: 극저온 냉각기
51: 몸체부 52: 제 1 단부
53: 제 2 단부 54: 열교환기
54a: 걸림홈 55, 56: 실링부재
60: 냉각기 챔버 61: 제 1 수용부
62: 제 2 수용부 63: 재응축부
63a: 돌기

Claims

극저온 냉각기와,
상기 냉각기를 수용하는 냉각기 챔버를 포함하며,
상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나에서 돌출된 돌기와,
상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나에 상기 돌기와 대응하도록 마련되어 상기 극저온 냉각기를 상기 냉각기 챔버 내측으로 안내하는 걸림홈을 포함하는 초전도 자석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 걸림홈은 상기 극저온 냉각기의 결합 방향으로 연장되는 가이드부와, 상기 가이드부로부터 원주 방향으로 연장되어 돌기가 걸리는 걸림부를 포함하는 초전도 자석장치.
제2 항에 있어서,
상기 가이드부는 그 입구측으로부터 상기 극저온 냉각기의 진입 방향으로 진행하며 점진적으로 좁아지는 폭을 갖는 초전도 자석장치.
제 1항에 있어서,
상기 돌기는 상기 극저온 냉각기 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나의 양측에 마련된 한 쌍의 돌기를 포함하며,
상기 걸림홈은 상기 극저온 냉각기 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나의 양측에 마련되는 한 쌍의 걸림홈을 포함하는 초전도 자석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 돌기는 나선 형상으로 돌출 형성되며,
상기 걸림홈은 상기 돌기와 대응하도록 나선 형상으로 오목 형성되어 상기 냉각기의 회전에 따라 상기 돌기가 상기 걸림홈에 스크류 결합되는 초전도 자석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각기 챔버는 그 내측에 마련되어 냉매가 전달되는 재응축부를 포함하며,
상기 극저온 냉각기는 그 선단에 일체로 마련되어 상기 재응축부에 배치되는 열교환기를 포함하며,
상기 돌기는 상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 어느 하나에 마련되며,
상기 걸림홈은 상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 다른하나에 마련되는 초전도 자석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 수용부와 격벽을 통해 구획되게 마련된 재응축 챔버를 더 포함하며,
상기 극저온 냉각기의 선단은 상기 격벽의 제 1 면에 접촉하는 초전도 자석장치.
제 7 항에 있어서,
상기 재응축 챔버 내에 배치되되 상기 제 1 면과 반대측인 상기 격벽의 제 2 면에 배치되는 열교환기를 더 포함하는 초전도 자석장치.
제 7 항에 있어서,
상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부에서 연장되는 제 2 단부를 포함하며,
상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부가 수용되는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부가 수용되는 제 2 수용부를 포함하며,
상기 돌기는 상기 제 1 단부의 외면과 상기 제 1 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며,
상기 걸림홈은 상기 제 1 단부의 외면과 상기 제 1 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련되는 초전도 자석장치.
제 7 항에 있어서,
상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부에서 연장되며 상기 제 1 단부 보다 낮은 온도에서 동작하는 제 2 단부를 포함하며,
상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부가 수용되는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부가 수용되는 제 2 수용부를 포함하며,
상기 돌기는 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며,
상기 걸림홈은 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련되는 초전도 자석장치.
극저온 냉각기와,
상기 극저온 냉각기가 수용되는 냉각기 챔버와,
상기 극저온 냉각기의 선단에 일체로 마련된 열교환기와,
상기 냉각기 챔버에 마련되어 상기 열교환기를 수용하는 재응축부를 포함하며,
상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 어느 하나로부터 돌출된 돌기와,
상기 상기 열교환기의 외면과 상기 재응축부의 내면 중 다른 하나에 마련되어 상기 돌기를 안내하는 걸림홈을 포함하는 초전도 자석장치.
제 11 항에 있어서,
상기 걸림홈은 상기 극저온 냉각기의 삽입 방향으로 연장된 가이드부와, 상기 가이드부로부터 원주 방향으로 연장되어 상기 돌기가 걸리는 걸림부를 포함하는 초전도 자석장치.
극저온 냉각기와,
상기 극저온 냉각기가 수용되는 냉각기 챔버와,
상기 냉각기 챔버와 격벽을 통해 구획되는 재응축 챔버와,
상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나로부터 돌출된 돌기와,
상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나에 마련되어 상기 돌기를 안내하는 걸림홈을 포함하는 초전도 자석장치.
제 13 항에 있어서,
상기 극저온 냉각기의 선단은 상기 격벽의 제 1 면에 밀착되며,
상기 재응축 챔버에 배치되며 상기 제 1 면과 반대측인 상기 격벽의 제 2 면에 배치되는 열교환기를 더 포함하는 초전도 자석장치.
제 13 항에 있어서,
상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부로부터 연장된 제 2 단부를 포함하며,
상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부를 수용하는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부를 수용하는 제 2 수용부를 포함하며.
상기 돌기는 상기 제 1 단부의 외면과 상기 제 1 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며,
상기 걸림홈은 상기 제 1 단부의 외면과 상기 제 1 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련되는 초전도 자석장치.
제 13 항에 있어서,
상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부로부터 연장된 제 2 단부를 포함하며,
상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부를 수용하는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부를 수용하는 제 2 수용부를 포함하며.
상기 돌기는 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며,
상기 걸림홈은 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련되는 초전도 자석장치.
제 13 항에 있어서,
상기 걸림홈은 상기 극저온 냉각기의 삽입 방향으로 연장된 가이드부와, 상기 가이드부로부터 원주 방향으로 연장되어 상기 돌기가 걸리는 걸림부를 포함하는 초전도 자석장치.
극저온 냉각기와,
상기 냉각기를 수용하는 냉각기 챔버를 포함하며,
상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 어느 하나에서 돌출된 돌기와,
상기 극저온 냉각기의 외면과 상기 냉각기 챔버의 내면 중 다른 하나에서 돌출되어 상기 돌기가 걸려 지지되는 걸림턱을 포함하는 초전도 자석장치.
제 18 항에 있어서,
상기 걸림턱은 원주 방향으로 서로 이격 배치된 복수의 지지턱들을 포함하며,
상기 걸림턱들 사이의 간격은 상기 돌기의 원주 방향 폭보다 크게 형성되는 초전도 자석장치.
제 18 항에 있어서,
상기 돌기는 원주 방향으로 폭을 갖는 판 형상으로 형성되는 초전도 자석 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 극저온 냉각기는 제 1 단부와, 상기 제 1 단부로부터 연장된 제 2 단부를 포함하며,
상기 냉각기 챔버는 상기 제 1 단부를 수용하는 제 1 수용부와, 상기 제 2 단부를 수용하는 제 2 수용부를 포함하며.
상기 돌기는 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 어느 하나에 마련되며,
상기 걸림턱은 상기 제 2 단부의 외면과 상기 제 2 수용부의 내면 중 다른 하나에 마련되는 초전도 자석장치.