JPH02239605A - クライオスタット - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体ヘリウム等の冷媒により極低温に保持し
た超電導磁石に通電するための着脱式通電機構に特徴が
あるクライオスタットに関するものである。

（従来の技術〕 従来、着脱式の磁石通電機構を備えたクライオスタット
では、第５図に示ｔ如く、真空槽２内に極低温冷媒槽１
を配置して熱シールド板で覆い、該極低温冷媒槽ｌと前
記真空槽２を熱シールド板を貫通して連結するパワーリ
ード用配管４を設け、該配管４内に、極低温冷媒槽ｌに
対し抜き差し可能な一対のパワーリード５Ａ、５Ｂを設
け、かつ、極低温冷媒槽１に、前記パワーリード５Ａ、
５Ｂが着脱可能な一対のコネクタＩＯＡ、ＩＯＢを設け
ると共に、極低温冷媒槽１内に貯液された極低温冷媒に
超電導磁石３を浸漬させ、該超電導磁石３に前記コネク
タＩＯＡ、ＪＯＢを夫々接続するリード線１２Ａ，１２
Ｂを永久電流スイッチｌ１を介して接続しており、パワ
ーリード５Ａ，５ＢをコネクタＩＯＡ，ＩＯＢに接続し
、かつ、永久電流スイッチ１１を切った後、電６［２７
によりパワーリード５Ａ，５Ｂとリード線１２ＡＳ　１
２Ｂを介して超電導磁石３に通電し、所定の電流に達し
た後、永久電流スイッチ１１を閉じ、かつ、電源電流を
零として永久電流モードを完成し、しかる後、パワーリ
ード５Ａ，５ＢをコネクタＩＯＡ，１０Ｂから切り離す
ようにしている。また、コネクタＩＯＡ．．ＩＯＢから
切り離した後、パワーリード５Ａ，５Ｂは、第６図に示
す如くパワーリード用配管４内に留めておくか、又は第
７図に示す如《バワーリード用配管４内から完全に抜き
取っていた． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、極低温冷媒槽ｌ内で蒸発した極低温冷媒
のガスがコネクタＩＯＡ，ＩＯＢと極低温冷媒槽ｌとの
間に存在する隙間を通し流入してパワーリード用配管４
内に極低温冷媒のガス雰囲気が形成され、極低温冷媒ガ
スの対流が発生するため、第６図に示す前者の方法では
、超電導磁石３に対する通電作業の自動化が容易である
という利点がある反面、パワーリード５Ａ、５Ｂを介し
て熱伝導により真空槽２外部（常温部）から外部熱が侵
入し、これがパワーリード用配管４内の対流により極低
温冷媒槽１内に伝達されて熱損失が生じ、更に熱シール
ド板で遮断できなかった輻射熱による熱損失もあって、
貯液された極低温冷媒が蒸発して行き、保持時間は少な
くなるという欠点があった。また、第７図に示す後者の
方法では、パワーリード用配管４内に対流防止板を配置
する必要があると共に、パワーリード５Ａ，５Ｂの出し
入れ及び差込み・口の開閉が煩わしく、超電導磁石３に
対する通電作業の自動化が困難であるという欠点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明はコネクタ切り離し後のパワーリードを配管内に
留めておくタイプのクライオスタントにおける前記課題
を解決するためになしたもので、極低温冷媒槽への熱侵
入を大幅に減少させることを目的とする。

〔課題を解決する・ための手段〕

本発明のクライオスタットは、第１図〜第４図に示す如
《、真空槽２内の極低温冷媒槽ｌに一対のコネクタＩＯ
Ａ，ＩＯＢを設け、かつ、真空槽２と極低温冷媒槽１を
連結したパワーリード用配管４内に前記コネクタＩＯＡ
，ＩＯＢに着脱可能な一対のパワーリード５Ａ、５Ｂを
設けたものにおいて、前記パワーリード用配管４内と接
続した真空ポンブｌ４又はガス吸着材を充填した吸収管
１５ａ，１５ｂを設け、かつ、コネクタＩＯＡ、１０Ｂ
を極低温冷媒槽ｌとの間に隙間を生じないように設ける
と共に、極低温冷媒槽ｌに、パワーリード用配管４内に
連通する連通孔２２と、該連通孔２２が前記パワーリー
ド５Ａ、５Ｂの後退時に閉塞するように連通孔２２の側
に付勢して連通孔２２周縁と当接シール可能な弁体ｌ９
とを設けたことをｖｆｆ！ｋとしており、かかる構成に
よって前記目狗を達成するものである。

〔作　用〕

超電導磁石３の永久電流モードを完成させるためコネク
タＩＯＡ，ＩＯＢにパワーリード５Ａ、５Ｂを係合させ
た時、弁体ｌ９が極低温冷媒槽ｌの連通孔２２周縁部か
ら離れて連通孔２２が開き、極低温冷媒槽１内から極低
温冷媒のガスがパワーリード用配管４内に流入し、パワ
ーリード５Ａ，５Ｂは冷却される．超電導磁石３の永久
電流モードを完成させた後コネクタＩＯＡ、ＩＯＢから
パワーリード５Ａ、５Ｂを切り離した時、弁体ｌ９が極
低温冷媒槽ｌの連通孔２２周縁部に当接シールして連通
孔２２が閉じ、極低温冷媒槽ｌ内からの極低温冷媒ガス
の流入がストップし、パワーリード用配管４内が密閉さ
れる。次いで、真空ポンプｌ４又は吸収管１５ａ又は１
５ｂ内のガス吸着材により、パワーリード用配管４内の
極低温冷媒ガスが除去され、かつ、パワーリード用配管
４内は真空又は低圧に保持され、対流による熱損失がな
くなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に沿って説明
する。

図中１は極低温冷媒（例えば液体ヘリウム）を貯液する
極低温冷媒槽で、真空槽２内に配置されて極低温冷媒槽
１への輻射熱を防止する図示しない熱シールド板により
覆われている。

この極低温冷媒槽１内に貯液された極低温冷媒には超電
導磁石３が浸漬されている。

４は極低温冷媒槽１と真空槽２を連結するパワーリード
用配管で、真空槽２及び熱シールド板を貫通して設けら
れている。

５Ａ，５Ｂは一対のバワーリードで、該パワーリード５
Ａ、５Ｂの上下両端部は夫々連結部材６、７を介して連
結され、下端部は前記バワーリード用配管４内に挿入さ
れ、かつ、上端部は真空槽２の外部に配置されており、
図示しない移動装置により極低温冷媒槽ｌに対して一体
的に抜き差し可能となっている。

このパワーリード５Ａ，５Ｂの夫々の内部には超電導磁
石３に通電するための導体８Ａ、８Ｂが収められ、夫々
の先端には前記導体８Ａ，８Ｂと接続した着脱部９Ａ、
９Ｂが設けられている。

１０Ａ，ＩＯＢは前記パワーリード５Ａ、５Ｂを着脱可
能な一対のコネクタで、前記パワーリード用配管４内に
臨ませて極低温冷媒槽ｌとの間に隙間を生じないように
該極低温冷媒槽ｌに設けられている。

このコネクタＩＯＡ，ＩＯＢには、一端を超電導磁石３
と接続したリード線１２Ａ，１２Ｂの他端が夫々接続さ
れ、該リード線１２Ａ，１２Ｂは中間部において永久電
流スイッチ１１を介し互いに接続されている。

ｌ３はベローズ等の伸縮性シール筒体で、プレート状に
形成された前記上部連結部材６の周縁部と、真空槽２上
部にバワーリード用配管４内に臨ませて開設された貫通
孔９の周縁部との間に設けられている．この伸縮性シー
ル筒体ｌ３によってパワーリード５Ａ，５Ｂの移動にか
かわらずパワーリード用配管４内は気密に保持されてい
る。

１４は真空ポンプで、上部連結部材６を介して接続配管
ｌ５によりパワーリード用配管４内と接続されている。

尚、第４図に示す如く、真空ポンプ１４に代えて、接続
配管１５に、活性炭等のガス吸着材を充填した吸収管を
接続してもほぼ同効である。接続配管１５に吸収管１５
ａ、１５ｂを分岐接続したのは、吸収管内のガス吸着材
を常時活性化保持して使用できるようにするためであり
、吸収管１５ａ，１５ｂの吸着材充填部には、ガス吸着
材を加熱する再生用のヒータ１６が付設され、かつ、接
続配管ｌ５から再生側の吸収管１５ａ又は１５ｂを切り
離せるように吸着材充填部の前後には切換弁ｌ７、ｌ８
が設けられる。

ｌ９は弁体で、極低温冷媒槽１の上部内面に取り付けた
弁箱２０内に移動可能に嵌入され、弁体ｌ９と弁箱２０
の反配管４側端壁との間に介装した圧縮ばね２１により
配管４側に付勢されている。

２２、２３は極低温冷媒槽ｌ内と配管４内を連通させる
連通孔で、連通孔２２は弁体１９により開閉されるよう
に極低温冷媒槽ｌの上部に開設され、連通孔２３は弁箱
２０の側壁に開設されている。

２４はＯリング等のシール部材で、弁体１９と極低温冷
媒槽ｌの連通孔２２周縁部との間を当接シール可能にそ
の一方に取り付けられている。

２５は弁体ｌ９に突設された貫通孔２２内を貫通する受
動ロンドである。２６は下部連結部材７の極低温冷媒槽
ｌ側に突設された作動片で、パワーリード５Ａ、５Ｂの
前進時に受動ロッド２５先端を押し下げ、後退時に受動
ロッド２５から離間するように設けられている。

以上の構成において、超電導磁石３の永久電流モードを
完成させる場合、移動装置によりパワーリード５Ａ、５
Ｂを極低温冷媒槽ｌに向がい前進させて先端の着脱部９
Ａ、９Ｂを極低温冷媒槽１上部に設けたコネククＩＯＡ
，ＩＯＢと係合させ、バワーリード５Ａ，５Ｂ内の導体
８Ａ，８Ｂをリード線１２Ａ，１２Ｂに接続した後、導
体８Ａ，８Ｂに接続した電源２７により超電導磁石３に
通電し、所定の電流に達した後、永久電流スイッチ１１
＠閉じ、かつ、電源電流を零とする。しかる後、前記と
逆の手順でパワーリード５Ａ、５Ｂ先端の着脱部９Ａ、
９ＢをコネクタＩＯＡ、ＩＯＢから切り離す。

超電導磁石３の永久電流モードを完成させるためにパワ
ーリード５Ａ，５ＢをコネクタＩＯＡ，１０Ｂに係合さ
せる際、パワーリード５Ａ，５Ｂ先端部に下部連結部材
７を介し設けた作動片２６が受動ロッド２５を付勢され
たばね力に打ち勝って押し、弁体ｌ９は反パワーリード
用配管４側に押し下げられるから、弁体ｌ９は掻低温冷
媒槽ｌの連通孔２２周縁部から離れ、連通孔２２が開い
てバワーリード用配管４内と弁箱２０内が連通ずる。弁
箱２０内には連通孔２３を介して極低温冷媒槽ｌ内が連
通しているため、極低温冷媒槽■内の極低温冷媒ガスは
弁箱２０内を経てパワーリード用配管４内に流入するか
ら、この極低温冷媒ガスによりバワーリード用配管４内
及びバワーリード５Ａ、５Ｂが冷却される。

また、超電導磁石３の永久電流モードを完成させた後、
パワーリード５Ａ、５Ｂは後退させられ、弁体ｌ９は付
勢されたばね力により自動的にパワーリード用配管４側
に戻って極低温冷媒槽ｌの連通孔２２周縁部にシール部
材２４を介し当接シールされて連通孔２２が閉じ、バワ
ーリード用配管４内と弁箱２０内との連通が遮断され、
バワーリード用配管４内は気密に保持される。しかる後
、連通孔２２が閉じられた後、真空ポンプｌ４により接
続配管ｌ５を介してバワーリード用配管４内が真空引き
され、バワーリード用配管４内の極低温冷媒ガスは除去
されて真空保持されるから、対流による熱損失がなくな
る。又は、連通孔２２が閉じられた後、使用される側の
吸収管１５ａ　（又は１５ｂ）の前段切換弁ｌ７、ｌ８
が開かれ、該吸収管１５ａ（又′は１５ｂ）内のガス吸
着材によりバワーリード用配管内の極低温冷媒ガスが除
去されて減圧されるから、対流による熱損失が少なくな
る． 〔発明の効果〕 以上の通り、本発明によれば、コネクタ切り離し後のパ
ワーリードをパワーリード用配管内に留めておくタイプ
のクライオスタットにおいて、コネクタ切り離しと同時
に、弁機構によりパワーリード用配管内を気密保持し、
かつ、真空引き又はガス吸着によりパワーリード用配管
内の極低温冷媒ガスを除去して真空又は低圧保持するこ
とができるから、パワーリード用配管内に対流が生じな
いか、又は生じ難くなる。従って、超電導磁石に対する
通電作業の自動化が容易であるという利点を保持しなが
ら、熱侵入を大幅に低減させて極低温冷媒槽内に貯液さ
れた極低温冷媒の蒸発損失を少なくすることができると
共に、既存のクライオスタットに容易に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略的な断面図、第２
図、第３図は作用説明図、第４図は本発明の他実施例を
示す概略的な断面図、第５図は従来例を示す概略的な断
面図、第６図、第７図はパワーリードのコネクタ切り離
し方弐を示す概念図である。 ■・・・・・・極低温冷媒槽、２・・・・・・真空槽、
３・・・・・・超電導磁石、４・・・・・・パワーリー
ド用配管、５Ａ、５Ｂ・・・・・・パワーリード、６、
７・・・・・・連結部材、８Ａ、８Ｂ・・・・・・導体
、９Ａ、９Ｂ・旧・・着脱部、１０ＡＳ　ＩＯＢ・・・
・・・コネクタ、ｌ１・・・・・・永久電流スイッチ、
１２ＡＳ　１２Ｂ・旧・・リード線、ｌ３・・・・・・
伸縮性シール筒体、ｌ４・・・由真空ポンプ、ｌ５・・
・・・・接続配管、１５ａ，１５ｂ・・・・・・吸収管
、ｌ６・・・・・・ヒータ、ｌ７、ｌ８・・・・・・切
換弁、ｌ９・・・・・・弁体、２０・・・・・・弁箱、
２ｌ・・・・・・圧縮ばね、２２、２３・・・・・・連
通孔、２４・・・・・・シール部材、２５・・・・・・
受動ロッド、２６・・・・・・作動片、２７・・・・・
・電源．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、真空槽内の極低温冷媒槽に一対のコネクタを設
   け、かつ、真空槽と極低温冷媒槽を連結したパワーリー
   ド用配管内に前記コネクタに前後進で着脱可能な一対の
   パワーリードを設けたクライオスタットにおいて、前記
   パワーリード用配管内と接続した真空ポンプを設け、か
   つ、前記コネクタを極低温冷媒槽との間に隙間を生じな
   いように設けると共に、極低温冷媒槽に、パワーリード
   用配管内に連通する連通孔と、該連通孔が前記パワーリ
   ードの後退時に閉塞するように連通孔の側に付勢して連
   通孔周縁と当接シール可能な弁体とを設けたことを特徴
   とするクライオスタット。
2. （２）、前記請求項１記載のクライオスタットにおいて
   、真空ポンプに代えて、ガス吸着材を充填した吸収管を
   パワーリード用配管内と接続して設けたことを特徴とす
   るクライオスタット。