JPH0468581A

JPH0468581A - クライオスタット

Info

Publication number: JPH0468581A
Application number: JP2180402A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Ono; 通隆小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-03-04

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、超電導機器等に使用されるクライオスタット
に関する。

（従来の技術）従来、超電導マグネット等を極低温に保持するためのク
ライオスタットは、極低温冷媒の蒸発を極力少なくする
ため以下のような構成となっている。即ち、極低温冷媒
を収容する冷媒容器と。

この冷媒容器を覆うとともに、上記冷媒容器との間に真
空断熱層を形成する真空容器と、上記断熱層内に設けら
れた熱シールドと、一端側が前記冷媒容器に通じるとと
もに、他端側か前記真空断熱層、熱シールドおよび真空
容器の壁を貫通して常湿部に位置するように設けられ、
極低温冷媒の注入、蒸発気体の回収、電流リードの案内
等に供される配管とで構成されている。

上記のように構成されたクライオスタットにあっては、
前記配管以外の冷媒容器への侵入熱は、小型冷凍機等の
設置により数ｍＷまで抑さえることができる。しかし、
前記配管に関わる侵入熱は、一般に数十ｍＷであり、冷
媒の蒸発量を低減する上で大きな問題となる。この配管
に関わる侵入熱は、配管内の蒸発気体の対流によるもの
と、配管を通しての輻射熱によるものが大きな要因とな
っている。このうち蒸発気体の対流によるものは５対流
防止板などを設けることで押さえることができるが、輻
射に関する侵入熱をどのように押さえるかが問題となる
。このため、従来のクライオスタットでは、輻射率の小
さなアルミ等の材料でできたバッフル板などを挿入して
いた。

しかしながら、上記のように配管内にバッフル板を設け
ても、実際にはそれほど効果がなかった。

このことは１次のように説明される。

前記配管は伝導による侵入熱をおさえるために、熱伝導
率の小さい材料、例えばステンレス等を使用している。

通常使用されるステンレスは、輻射率が０．０１〜０．
０５程度と小さい。輻射率が小さいということは、言い
換えれば反射率が大きいことを意味し、常温部で配管内
に入射した電磁波は、反射を繰り返しその多くが極低温
冷媒容器に達する。

このため、バッフル板などを挿入してもそれほど効果が
ない。

（発明が解決しようとする課題）上述のごとく、配管内にバッフル板を設けただけでは、
輻射による侵入熱をおさえることができない。

そこで本発明は、配管内を通して極低温冷媒容器に入っ
てくる侵入熱を効果的に抑制できるクライオスタットを
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（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、極低温冷媒の注入、蒸発
気体の回収、電流リードの案内等に供される配管内面の
輻射率を、配管内面の温度に逆比例させ、即ち、配管内
面温度が高い所ほど輻射率を小さく、配管内面温度が低
い所ほど輻射率を大きくした構成にする。

（作用）前述のごとく、前記配管内面の輻射率を常温部側はど小
さく、低温部側はど大きくすることで前記配管の常温部
側から入射、あるいは射出する輻射を少なくし、逆に、
低温部側では入射してきた輻射を多く吸収することがで
きる。当然、輻射率の大きい低温部側では、従来の構成
の配・管よりも輻射能は大きくなるが、この輻射能は絶
対温度の４乗に比例するため低温部ではその輻射能は大
変小さくほとんど影響がない。また、前記配管の低温部
に吸収された輻射熱は、蒸発気体やサーマルアンカから
奪われる。この結果、配管を通しての輻射による侵入熱
が抑制される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

基本的な構成は従来のクライオスタンドと同じであるが
１本実施例が従来のものと異なる点は。

配管７の内面の輻射率を積極的に変化させたことにある
。

すなわち、この実施例のクライオスタットでは、極低温
冷媒２の注入、蒸発気体の回収、電流リードの案内等に
供される配管７の内面の輻射率を。

配管内面の温度に逆比例させ、即ち、配管内面温度が高
い所ほど輻射率を小さく、配管内面温度が低い所ほど輻
射率を大きくして構成する。この方法としては、輻射率
の異なる（色の異なる）塗料の塗布や、配管内面の表面
粗さを変化させる方法がある。

この様な構成であると、配管７の常温部側から入射、あ
るいは射出する輻射を少なくし、逆に、低温部側では入
射してきた輻射を多く吸収することができ、結果として
、極低温冷媒容器３への侵入熱を減らすことができる。

一般に、物体の輻射能は次式による。

Ｅ＝ｔ・４．８８・　（Ｔ／１００）’ここにεは輻射
率、Ｔは絶対温度である。

上述のように、物体の輻射能は、その絶対温度の４乗に
比例するため、常温部（３００Ｋ）と、例えばサーマル
アンカがとられている、低温部（３０Ｋ）とでは、　１
００００倍程度の差がある。　これに対して、輻射率は
、一般に０．０１〜０．９程度であり１００倍程度の差
がある。

従来のクライオスタットでは、配管７の内面の輻射率は
ほぼ一定と考えられ、その値は、　０．０５〜０．１程
度と小さく、言い換えれば反射率が大きい。

このため、常温部で配管７内に入射、あるいは射出した
電磁波は、反射を繰り返しその多くが極低温冷媒容器３
に達する。本実施例によれば、低温部側はど輻射率が大
きい（吸収率が大きい）ため、常温部で配管７内に入射
、あるいは射出した電磁波は、低温部で、そのほとんど
が吸収され極低温冷媒容器３には達しない。逆に、輻射
率の大きい低温部側では、従来の構成の配管よりも輻射
能は大きくなるが、この輻射能は温度の４乗に比例する
ため低温部ではその輻射能は大変小さくほとんど影響が
ない。また、配管７の低温部に吸収された輻射熱は、蒸
発気体やサークルアンカ８によって奪われ、この結果、
配管７を通しての輻射による侵入熱が抑制される。

なお、本発明では、上述した、実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変形例が考えられる。

すなわち、配管７の内面の輻射率をその内面の温度に逆
比例させる上述の実施例のみではなく、サーマルアンカ
８が設けられた部分の輻射率を常温部のそれよりも大き
くし、また、前記アンカが複数存する場合には、アンカ
を設けた部分の温度が高いところほど輻射率を小さくす
る場合なども当然含まれるものである。

また、常温部での輻射率は、可能な限り小さいほうが望
ましく、特に、配管７のヘッド１０の部分は、鏡面仕上
げなどにより、輻射率を小さくすることも本発明の中に
含まれるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、極低温冷媒の注入
、蒸発気体の回収、電流リードの案内等に供される配管
を通して、輻射によって侵入する熱量が非常に少いクラ
イオスタンドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例のクライオスタットの概略断面
図である。１・・超電導コイル、　　　２・・・極低温冷媒、３・
・・極低温冷媒容器、　　４・・・真空断熱層、５・真
空容器、　　　　　　６・・・熱シールド。７・・・配管、　　　　　　　　８・・・サーマルアン
カ、９・・・小型冷凍機代理人　弁理士　則　近　憲　佑

Claims

【特許請求の範囲】

（１）極低温冷媒を収容する冷媒容器と、この冷媒容器
を覆うとともに、上記冷媒容器との間に真空断熱層を形
成する真空容器と、上記断熱層内に設けられた熱シール
ドと、一端側が前記冷媒容器に通じるとともに、他端側
が前記真空断熱層、熱シールドおよび真空容器の壁を貫
通して常温部に位置する配管とを備えてなるクライオス
タットにおいて、前記配管内面の輻射率を場所によって
変化させたことを特徴とするクライオスタット。
（２）配管内面の輻射率は、配管内面の温度に逆比例さ
せた、即ち、配管内面温度が高い所ほど輻射率を小さく
、配管内面温度が低い所ほど輻射率を大きくしたことを
特徴とする請求項（１）記載のクライオスタット。
（３）配管にサーマルアンカが存在する場合、前記配管
のサーマルアンカが設けられた部分の輻射率を常温部の
それよりも大きくしたことを特徴とし、また、前記アン
カが複数存する場合には、アンカを設けた部分の温度が
高いところほど輻射率を小さくしたことを特徴とする請
求項（１）記載のクライオスタット。