JPH01250081A

JPH01250081A - 冷媒供給装置

Info

Publication number: JPH01250081A
Application number: JP63077378A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Saito; 英文斎藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1989-10-05
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2638049B2

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】Ａ０発明の目的（１）産業上の利用分野本発明は、航空機等に搭載して磁気探査を行うためのス
クイラド磁力計のセンサ部に極低温の冷媒を供給するた
めの冷媒供給装置に関する。

（２）従来の技術従来より地磁気の測定を行う磁力計として光磁気共鳴磁
力計が知られているが、この種の磁力計は精密な磁気探
査を行うには充分な感度を有していないため、更に高感
度なスクイラド磁力計が地磁気の測定に用いられるよう
になってきた。

このスクイラド磁力計の検出部であるスクイッドセンサ
は、ニオブ（Ｎｂ）やナマリ（ｐｂ）等の超伝導物質に
よって形成したジョセフソン接合部を有する超伝導リン
グを備えており、該超伝導リングを交叉する磁束の変化
によって生じる前記ジョセフソン接合部の伝導状態の転
移を検出することによって外部磁束の変化を検出してい
る。

ところで、ニオブやナマリを超伝導状態に移行させるに
は、その温度を極低温まで低下させる必要があり、この
ためにスクイッドセンサを液体ヘリウムや液体窒素等の
極低温冷媒を用いて冷却する必要がある。このような理
由から、従来のスクイソド磁力計は冷媒を満たしだ液溜
を備えており、その内部にスクイッドセンサを浸漬する
構造が取られていた。

（３）発明が解決しようとする課題上述のスクイッドセンサは、航空機に搭載した電子機器
やエンジンから発せられる磁気ノイズの影響を避けるた
めに、通常は機体の尾端等に搭載されることが多い。し
かしながら、前述の液溜を機体の尾端のような挟小部に
取り付けると冷媒の補給や抜取り作業が困難となるため
、スクイッドセンサの入った液溜全体を機体から取外し
て作業を行わなければならず、これが機体運用上の大き
な障害となっていた。

一方、液溜をキャビン内に装着し、この液溜からスクイ
ッドセンサに送液ポンプを用いて冷媒を供給する方法も
提案されている。しかしながら、送液ポンプを用いた場
合には駆動用の電気モータから発せられる磁気ノイズが
問題となるだけでなく、スクイッドセンサ部分の熱負荷
に応じた冷媒の移送量を確保するために、複雑なポンプ
制御を必要とするという問題点を有していた。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、磁気ノ
イズの原因となる送液ポンプを用いずにスクイッドセン
サに対する冷媒の供給を可能にするとともに、冷媒の補
給と抜取りを容易に行うことが可能な冷媒供給装置を提
供することを技術的と課題している。

Ｂ１発明の構成（１）課題を解決するための手段前記課題を解決するために、本発明の冷媒供給装置は、
内部に冷媒を貯留する断熱容器と該断熱容器の上面を閉
塞する上蓋を有するカートリッジと、このカートリッジ
を着脱自在に支持するカートリッジ装着部と、一端が前
記断熱容器内の冷媒中に位置し他端がスクイッドセンサ
を装着したクライオスタットに連通する液管と、前記タ
ライオスタソト内の冷媒ガスを一端から導入し他端から
排出して前記上蓋と熱的に接触させるリターンガス管と
を備えてなることを特徴とする。

前述の「熱的に接触させる」は、「熱伝達を行えるよう
な状態にする」という意味である。

（２）作　用前述の構成を備えた本発明の冷媒供給装置は、冷媒を収
容したカートリッジをカートリッジ装着部に取付けると
、常温状態にあるカートリッジ装着部からの熱侵入によ
ってカートリッジ内の冷媒が蒸発し、その圧力で冷媒は
液管を通ってスクイッドセンサが装着されたクライオス
タットに供給される。クライオスタットに達した冷媒は
外部からの熱侵入によって蒸発し、その蒸発ガスはリタ
ーンガス管を通ってカートリッジの上蓋の位置まで帰還
する。すると、この温度上昇した冷媒ガスと接触する上
蓋は加熱されてカートリッジ内の冷媒の蒸発を促し、そ
の結果、新たな冷媒がクライオスタットへ供給される。

この様にして、帰還する冷媒ガスがクライオスタットに
おける熱負荷に応じた熱量をカートリッジに伝達するの
で、該熱負荷に応じた量の冷媒がカートリッジからクラ
イオスタットに供給されることになる。

（３）実施例以下、図面に基づいて本発明による冷媒供給袋　　′置
の一実施例について説明する。

第１図に示すように、液体ヘリウムや液体窒素等の極低
温の冷媒ｌを収容するカートリッジ２は、真空断熱Ｎ３
を有するカップ状の断熱容器４と、その上部開口を閉塞
する円盤状の上Ｍ５を備えている。第２図に明瞭に示す
ように、核上Ｍ５の上面には渦巻き状の螺旋溝６が刻設
されており、その一端は上Ｍ５の中央に形成した凹部７
に連通ずるとともに、他端は上Ｍ５の側壁に開口してい
る。

また、前記凹部７の下端には中央に液管挿通孔８を有す
るシール部９が形成されており、その上面に刻設した溝
ＩＯの内部にはメタル０リング１１が装着されている。

更に、前記上蓋５には、側壁に一端を枢支したレバー１
２ａと、このレバー１２ａの中間部に枢支したフック１
２ｂからなるクランプ１２が装着されている。

一方、機体に固定された図示せぬフレームには円盤状の
カートリッジ装着部１３が固定されており、該カートリ
ッジ装着部１３の中央には、逆止弁１４とフランジ１５
を有する液管１６、リターンガス管１７、及び密閉され
た真空断熱管１８よりなる三重構造のトランスファーチ
ューブ１９の一端部が固定支持されている。そして、第
３図に示すように、前記カートリッジ２の上Ｍ５をカー
トリッジ装着部１３に当接させてクランプ１２で一体に
固定すると、液管１６は上Ｍ５の液管挿通孔８からカー
トリッジ２中の冷媒ｌ内に突出した状態上なり、同時に
液管１６のフランジ１５がシール部９のメタル０リング
１１に密着することによって、冷媒１と外気の連通が遮
断される。また、リターンガス管１７は上蓋５の凹部７
内に開口しており、該凹部７に接続する螺旋溝６を介し
て外気と連通している。

前記トランスファーチューブ１９の他端において、液管
１６は内部にスクイッドセンサ２ｏを装着したタライオ
スタット２１　（第１図参照）に連通しており、このタ
ライオスタット２１は上端に形成した通孔２２を介して
リターンガス管１７に接続している。そして、前記真空
断熱管１８はこの部分において拡開してタライオスタッ
ト２１の外周前面を覆い、その内部への熱侵入を防止し
ている。

次に、前述の構成を備えた本発明による冷媒供給装置の
一実施例の作用について説明する。

スフインド磁力計の使用に先立って冷媒１を収容したカ
ートリッジ２を機内に持込み、第１図に示すように、液
管１６を上蓋５の液管挿通孔８に挿通して上蓋５の上面
をカートリッジ装着部１３の下面に当接させる。続いて
、クランプ１２のフック１２ｂをカートリッジ装着部１
３の上面に係合させてレバー１２ａを引き下げると、第
３図に示すように、カートリッジ２はカートリッジ装着
部１３に一体に固着される。

上述の様にしてカートリッジ２が取付けられると、この
カートリッジ２の上部にメタル０リング１１とフランジ
１５によってシールされた空間２３が形成される。そし
て、今まで常温状態にあったカートリッジ装着部１３や
液管１６から吸熱することによって冷媒１は一部蒸発し
、その冷媒ガスが前記空間２３内に充満する。すると、
この冷媒ガスの圧力によってカートリッジ２がら押出さ
れた冷媒１は液管１６の逆止弁１４を通過し、更にトラ
ンスファーチューブ１９を通ってタライオスタット２１
に供給され、その内部に装着されたスクイッドセンサ２
０を超伝導現象が具現される極低温まで冷却する。

前記タライオスタット２１はリターンガス管１７及び真
空断熱管１８によって外周を囲まれて外部からの熱侵入
が阻止されているが、僅かに侵入する熱によってクライ
オスタット２１内の冷媒が蒸発し、その冷媒ガスは通孔
２２からリターンガス管１７に流入する。そして、この
冷媒ガスはリターンガス管１７を通って上蓋５の凹部７
に達し、更にそこから螺旋溝６を通って外気に放出され
る。

このとき、冷媒ガスは真空断熱管１８の管壁から侵入す
る熱によって昇温した状態にあるので、この冷媒ガスが
前記螺旋溝６を通過する際にその熱はカートリッジ２内
部に伝達され冷媒１の蒸発を促進する。すると、この冷
媒ｌの蒸発によって発生した冷媒ガスの圧力によって新
たな冷媒１が液管１６に押出され、クライオスタット２
１へと供給される。このとき、クライオスタット２１に
供給される冷媒１の量は、リターンガス管１７を通って
帰還する冷媒ガスがカートリッジ２に伝達する熱量、即
ちクライオスタット２１への熱侵入量に比例しているの
で、スクイッドセンサ２０部分の温度上昇に見合った冷
媒１の移送量が自動的に確保されることになる。

測定の終了後、クランプ１２を解放することによってカ
ートリッジ２をカートリッジ装着部１３から取り外し、
機外に搬出することができる。このとき、液管１６の先
端に装着した逆止弁１４の作用でクライオスタット２１
及び液管１６内に残留した冷媒１が外部に流出すること
が防止される。

以上、本発明による冷媒供給装置の実施例を詳述したが
、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく、
種々の小設計変更を行うことが可能である。

例えば、上蓋に螺旋溝を刻設する代わりに、この溝をカ
ートリッジ装着部側に刻設することが可能である。また
、螺旋溝に代えて、他の適宜形状の溝を採用することが
可能である。更に、カートリッジとカートリッジ装着部
の結合にクランプを用いる代わりに、ネジその他の固着
手段を用いることが可能である。

Ｃ０発明の効果前述の本発明の冷媒供給装置によれば、冷媒を着脱自在
なカートリッジ内に貯留し、ｊ亥カートリンジとスクイ
ッドセンサが装着されたクライオスタットを液管及びリ
ターンガス管で連結したので、スクイッドセンサを機体
のどの部分に取付けた場合でもカートリッジをキャビン
内に装着することが可能となり、該カートリッジを着脱
するだけで冷媒の補給と抜取りを行うことができる。

また、カートリッジからクライオスタットへの冷媒の供
給は、リターンガス管を帰還する冷媒ガスからカートリ
ッジに伝達される熱によって自動的に行われるので、特
別の送液ポンプを必要とせず、そのために磁気ノイズの
心配がない。

更に、クライオスタットに供給される冷媒の量は該クラ
イオスタットの熱負荷の大きさに比例するので、熱侵入
によるスクイッドセンサ部の温度上昇に応じた量の冷媒
を自動的に供給することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明による冷媒供給装置の一実施例のカート
リッジ装着前の状態を示す全体図、第２図はカートリッ
ジの斜視図、第３図は同じくカートリッジの装着状態の
説明図である。１・・・冷媒、２・・；カートリッジ、４・・・断熱容
器、５・・・上蓋、Ｉ６・・・液管、Ｉ７・・・リター
ンガス管、２０・・・スクイッドセンサ、２１・・・タ
ライオスタット第３図

Claims

【特許請求の範囲】

　内部に冷媒を貯留する断熱容器と該断熱容器の上面を
閉塞する上蓋を有するカートリッジと、このカートリッ
ジを着脱自在に支持するカートリッジ装着部と、一端が
前記断熱容器内の冷媒中に位置し他端がスクイッドセン
サを装着したクライオスタットに連通する液管と、前記
クライオスタット内の冷媒ガスを一端から導入し他端か
ら排出して前記上蓋と熱的に接触させるリターンガス管
とを備えてなる冷媒供給装置。