JPH05198430A - シールド板支持部品，それを用いたクライオスタット及びシールド板支持方法 - Google Patents
シールド板支持部品，それを用いたクライオスタット及びシールド板支持方法Info
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- JPH05198430A JPH05198430A JP1002792A JP1002792A JPH05198430A JP H05198430 A JPH05198430 A JP H05198430A JP 1002792 A JP1002792 A JP 1002792A JP 1002792 A JP1002792 A JP 1002792A JP H05198430 A JPH05198430 A JP H05198430A
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- cooling
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 断熱シールド板からの熱の伝達を極力小さく
するとともに，断熱シールド板の固定を確実に行うこと
で，冷却効率の高い超電導マグネットのシールド板を支
持する支持部品，支持方法，及びクライオスタットを提
供すること。 【構成】 シールド板支持部品は，超電導マグネットを
収容する第１のシールド板８の周囲に配置された第２の
シールド板７に，前記第１のシールド板８側に突出し
て，前記第１のシールド板８を支持するように設けられ
ている。この支持部品は，前記第１のシールド板との接
触面が極小となる構造を有する。クライオスタットは，
超電導マグネットを収容する第１のシールド板８と，前
記第１のシールド板７の周囲に配置された第２のシール
ド板８と，この支持部品１０とを備えている。
するとともに，断熱シールド板の固定を確実に行うこと
で，冷却効率の高い超電導マグネットのシールド板を支
持する支持部品，支持方法，及びクライオスタットを提
供すること。 【構成】 シールド板支持部品は，超電導マグネットを
収容する第１のシールド板８の周囲に配置された第２の
シールド板７に，前記第１のシールド板８側に突出し
て，前記第１のシールド板８を支持するように設けられ
ている。この支持部品は，前記第１のシールド板との接
触面が極小となる構造を有する。クライオスタットは，
超電導マグネットを収容する第１のシールド板８と，前
記第１のシールド板７の周囲に配置された第２のシール
ド板８と，この支持部品１０とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，超電導マグネットの製
造方法に関する。
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導マグネットは，従来の常伝導マグ
ネットでは達成し得ない優れた磁場発生能力を持つた
め，種々の分野で需要が年々高まっている。
ネットでは達成し得ない優れた磁場発生能力を持つた
め，種々の分野で需要が年々高まっている。
【０００３】その中で，ほとんどの超電導マグネットの
冷却方法は液体Ｈｅを使って直接冷却する浸漬冷却法が
用いられている。この浸漬冷却法は容易にマグネットを
超電導状態まで冷却できるが，その反面，超電導マグネ
ットを直接液体Ｈｅに浸すため，大量の液体Ｈｅと超電
導マグネットを収納可能な大型のクライオスタットを必
要とする欠点も有している。
冷却方法は液体Ｈｅを使って直接冷却する浸漬冷却法が
用いられている。この浸漬冷却法は容易にマグネットを
超電導状態まで冷却できるが，その反面，超電導マグネ
ットを直接液体Ｈｅに浸すため，大量の液体Ｈｅと超電
導マグネットを収納可能な大型のクライオスタットを必
要とする欠点も有している。
【０００４】近年，超電導マグネットの用途が広まり，
多種の形状の製作が必要とされている。その中で，小型
化や長尺化に対応して超電導マグネットの周囲に，冷媒
が循環するパイプを張り巡らして，その伝導によりマグ
ネット本体を超電導状態まで冷却するいわゆる間接冷却
法が取り入れられてきている。図３は従来の超電導マグ
ネットを間接的に冷却するための収容容器の一構成例を
示す図である。
多種の形状の製作が必要とされている。その中で，小型
化や長尺化に対応して超電導マグネットの周囲に，冷媒
が循環するパイプを張り巡らして，その伝導によりマグ
ネット本体を超電導状態まで冷却するいわゆる間接冷却
法が取り入れられてきている。図３は従来の超電導マグ
ネットを間接的に冷却するための収容容器の一構成例を
示す図である。
【０００５】図３において，超電導マグネットの収容容
器２０は，超電導マグネットが収容される空間９内に配
された液体Ｈｅ温度冷却用Ｃｕパイプ５，５と，空間９
を形成する箱形の液体Ｈｅ温度冷却用シールド板８と，
このシールド板８の周囲に真空断熱層６を形成するよう
に，シールド板８から一定の間隔をおいて設けられた液
体Ｎ2 温度冷却用断熱シールド板７と，このシールド板
の周囲に配された液体Ｎ2 温度冷却用Ｃｕパイプ３とを
備えている。このシールド板８は，真空断熱層６内で無
固定で浮いた状態となっている。尚，図中において，液
体Ｎ2 温度冷却用断熱シールド板７は自重のため歪んで
いる。
器２０は，超電導マグネットが収容される空間９内に配
された液体Ｈｅ温度冷却用Ｃｕパイプ５，５と，空間９
を形成する箱形の液体Ｈｅ温度冷却用シールド板８と，
このシールド板８の周囲に真空断熱層６を形成するよう
に，シールド板８から一定の間隔をおいて設けられた液
体Ｎ2 温度冷却用断熱シールド板７と，このシールド板
の周囲に配された液体Ｎ2 温度冷却用Ｃｕパイプ３とを
備えている。このシールド板８は，真空断熱層６内で無
固定で浮いた状態となっている。尚，図中において，液
体Ｎ2 温度冷却用断熱シールド板７は自重のため歪んで
いる。
【０００６】この収容容器による超電導マグネットの間
接冷却を液体Ｈｅ温度で効率的に行うためには，マグネ
ットに到達する蝠射熱を小さくすることが重要となり，
常温と液体Ｈｅ温度となるマグネット本体との間に段階
的に断熱板と真空断熱層とを設ける必要がある。
接冷却を液体Ｈｅ温度で効率的に行うためには，マグネ
ットに到達する蝠射熱を小さくすることが重要となり，
常温と液体Ｈｅ温度となるマグネット本体との間に段階
的に断熱板と真空断熱層とを設ける必要がある。
【０００７】一般的に直接冷却も間接冷却も常温から液
体Ｎ2 温度，液体Ｈｅ温度へと段階的に冷却している
が，間接冷却は直接冷却と比較して大きな熱堆積に関し
ては弱く，そのために各冷却層間に各温度間での熱輻射
を極めて小さくするための真空断熱層を直接冷却法の時
より大きく設けたり，冷却段階を増加させること等によ
り各層間の熱輻射を防止しなければならない。
体Ｎ2 温度，液体Ｈｅ温度へと段階的に冷却している
が，間接冷却は直接冷却と比較して大きな熱堆積に関し
ては弱く，そのために各冷却層間に各温度間での熱輻射
を極めて小さくするための真空断熱層を直接冷却法の時
より大きく設けたり，冷却段階を増加させること等によ
り各層間の熱輻射を防止しなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来，断熱シールド板
の固定は超電導コイルの外側の部分だけの必要最小限の
端部での固定により行っていた。そのため長尺な超電導
マグネットのコイルでは断熱シールド板が真空断熱層内
に無固定で空間に浮いた不安定な状態であり，図３の符
号７ａで示すように他の断熱シールド板への接触や自重
による変形が発生し場所により断熱シールド板同士が接
近し輻射熱の影響から冷却効率を劣化させ，Ｈｅ消費量
の増大やマグネットの熱的安定性を低下せしめ，時とし
てクエンチを誘発させるという不具合が生じた。
の固定は超電導コイルの外側の部分だけの必要最小限の
端部での固定により行っていた。そのため長尺な超電導
マグネットのコイルでは断熱シールド板が真空断熱層内
に無固定で空間に浮いた不安定な状態であり，図３の符
号７ａで示すように他の断熱シールド板への接触や自重
による変形が発生し場所により断熱シールド板同士が接
近し輻射熱の影響から冷却効率を劣化させ，Ｈｅ消費量
の増大やマグネットの熱的安定性を低下せしめ，時とし
てクエンチを誘発させるという不具合が生じた。
【０００９】そこで，本発明の技術的課題はこれらの欠
点を除去するために，断熱シールド板からの熱の伝達を
極力小さくするとともに，断熱層間の距離を均一に保つ
ことと，断熱シールド板の固定を確実に行うことで冷却
効率の高い超電導マグネットを提供することにある。
点を除去するために，断熱シールド板からの熱の伝達を
極力小さくするとともに，断熱層間の距離を均一に保つ
ことと，断熱シールド板の固定を確実に行うことで冷却
効率の高い超電導マグネットを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，超電導
マグネットを収容する第１のシールド板の周囲に配置さ
れた第２のシールド板に，前記第１のシールド板側に突
出して，前記第１のシールド板を支持するように設けら
れた支持部品であって，前記支持部品は，前記第１のシ
ールド板との接触面が極小となる構造を有することを特
徴とするシールド板支持部品が得られる。
マグネットを収容する第１のシールド板の周囲に配置さ
れた第２のシールド板に，前記第１のシールド板側に突
出して，前記第１のシールド板を支持するように設けら
れた支持部品であって，前記支持部品は，前記第１のシ
ールド板との接触面が極小となる構造を有することを特
徴とするシールド板支持部品が得られる。
【００１１】本発明によれば，超電導マグネットを収容
する第１のシールド板の周囲に配置された第２のシール
ド板に設けられた前記第１のシールド板との接触面が極
小となる構造を有する支持部品によって，前記第１のシ
ールド板を支持することを特徴とするシールド板支持方
法が得られる。
する第１のシールド板の周囲に配置された第２のシール
ド板に設けられた前記第１のシールド板との接触面が極
小となる構造を有する支持部品によって，前記第１のシ
ールド板を支持することを特徴とするシールド板支持方
法が得られる。
【００１２】本発明によれば，超電導マグネットを収容
する第１のシールド板と，前記第１のシールド板の周囲
に配置された第２のシールド板と，請求項１記載の支持
部品とを備えていることを特徴とするクライオスタット
が得られる。
する第１のシールド板と，前記第１のシールド板の周囲
に配置された第２のシールド板と，請求項１記載の支持
部品とを備えていることを特徴とするクライオスタット
が得られる。
【００１３】ここで本発明においては，熱伝導率の低い
材料としては，絶対温度１０Ｋ以下で熱伝導率が１０-4
〜１０-3（Ｗ／cm・Ｋ）程度のプラスチック系の材料が
望ましい。
材料としては，絶対温度１０Ｋ以下で熱伝導率が１０-4
〜１０-3（Ｗ／cm・Ｋ）程度のプラスチック系の材料が
望ましい。
【００１４】
【作用】本発明においては，クライオスタットのシール
ド板の支持部品は，第１のシールド板との接触面が極小
となる構造を有するので，高温度側から低温度側への接
触を点接触で行って，熱の伝達を極力小さくし，第１の
シールド板と第２のシールド板の固定を確実に行う。
ド板の支持部品は，第１のシールド板との接触面が極小
となる構造を有するので，高温度側から低温度側への接
触を点接触で行って，熱の伝達を極力小さくし，第１の
シールド板と第２のシールド板の固定を確実に行う。
【００１５】
【実施例】次に，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１６】図１は，本発明の実施例に係るクライオス
タットのシールド板支持部品の構成を示す図である。図
１において，シールド板支持部品１０は，円錐部と円柱
部とを底面を合わせた軸方向で結合した形状を有し，円
柱部側の端面から，内部に向って円柱孔１ａが設けられ
た断熱材料からなるピン１と，円柱孔１ａに挿入される
円柱突起２ａを有する断熱材料からなる固定部品２とを
備えている。このピン１の円柱孔１ａと固定部品２の円
柱突起２ａとは，螺合もしくは接着等により組み合わさ
れる構成となっている。
タットのシールド板支持部品の構成を示す図である。図
１において，シールド板支持部品１０は，円錐部と円柱
部とを底面を合わせた軸方向で結合した形状を有し，円
柱部側の端面から，内部に向って円柱孔１ａが設けられ
た断熱材料からなるピン１と，円柱孔１ａに挿入される
円柱突起２ａを有する断熱材料からなる固定部品２とを
備えている。このピン１の円柱孔１ａと固定部品２の円
柱突起２ａとは，螺合もしくは接着等により組み合わさ
れる構成となっている。
【００１７】図２は図１のシールド板支持部品１０を用
いたクライオスタットを示す図である。図２において，
冷却装置１５は，超電導マグネットが収容される空間９
内に配された，液体Ｈｅ温度冷却用Ｃｕパイプ５，５
と，空間９を形成する箱形の液体Ｈｅ温度冷却用シール
ド板８と，このシールド板８の周囲に真空断熱層６を形
成するように，このシールド板８から一定の間隔をおい
て設けられた液体Ｎ2 温度冷却用断熱シールド板７と，
このシールド板７の周囲に配された液体Ｎ2 温度冷却用
Ｃｕパイプ３とを備えており，以上までは図３の従来例
と同様の構成である。
いたクライオスタットを示す図である。図２において，
冷却装置１５は，超電導マグネットが収容される空間９
内に配された，液体Ｈｅ温度冷却用Ｃｕパイプ５，５
と，空間９を形成する箱形の液体Ｈｅ温度冷却用シール
ド板８と，このシールド板８の周囲に真空断熱層６を形
成するように，このシールド板８から一定の間隔をおい
て設けられた液体Ｎ2 温度冷却用断熱シールド板７と，
このシールド板７の周囲に配された液体Ｎ2 温度冷却用
Ｃｕパイプ３とを備えており，以上までは図３の従来例
と同様の構成である。
【００１８】本発明の実施例に係るクライオスタット
は，箱形のシールド板７の各面に，シールド板支持部品
１０が，ピン１が内側固定部品２が外側となるように，
このシールド板を挟んで設けられている。シールド板支
持部品１０は，シールド板８の外面にピン１の円錐部先
端１ｂによって点接触とするとともに，シールド板８と
シールド板７との距離が均一に保たれるように確実に支
持される。
は，箱形のシールド板７の各面に，シールド板支持部品
１０が，ピン１が内側固定部品２が外側となるように，
このシールド板を挟んで設けられている。シールド板支
持部品１０は，シールド板８の外面にピン１の円錐部先
端１ｂによって点接触とするとともに，シールド板８と
シールド板７との距離が均一に保たれるように確実に支
持される。
【００１９】次に，本発明の実施例に係るクライオスタ
ットの製造について説明する。ナイロン−１２を用い，
射出成形により成形温度２３０℃で，図１に示す円錐形
状に成形を行った。次にこの部品を使用して図２に示す
クライオスタットを作製した。液体Ｎ2 温度冷却用シー
ルド板７を液体Ｎ2 温度冷却用パイプ３からの熱伝導を
利用して冷却する。液体Ｎ2 温度冷却用シールド板を本
発明の実施例によるシールド板支持部品４を用い，図２
に示す様に液体Ｈｅ温度冷却用シールド板と点で接触さ
せて固定する。液体Ｈｅ温度冷却用シールド板の冷却は
液体Ｈｅ温度冷却用パイプからの熱伝導を利用して行っ
ている。また，液体Ｎ2 温度冷却用シールド板と液体Ｈ
ｅの冷却用シールド板の間は真空断熱層６で断熱を行っ
ている。また，比較例として自重によってシールド板が
変形したことを想定して，図３に示すクライオスタット
を作製した。このクライオスタットは液体Ｎ2 温度冷却
用シールド板の上部を意図的に変形させ液体Ｈｅ温度冷
却用シールド板に近ずけている。これらのクライオスタ
ット装置の図２及び３に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所
で温度の測定により冷却状態の調査を行った。その結果
を次の表１に示した。
ットの製造について説明する。ナイロン−１２を用い，
射出成形により成形温度２３０℃で，図１に示す円錐形
状に成形を行った。次にこの部品を使用して図２に示す
クライオスタットを作製した。液体Ｎ2 温度冷却用シー
ルド板７を液体Ｎ2 温度冷却用パイプ３からの熱伝導を
利用して冷却する。液体Ｎ2 温度冷却用シールド板を本
発明の実施例によるシールド板支持部品４を用い，図２
に示す様に液体Ｈｅ温度冷却用シールド板と点で接触さ
せて固定する。液体Ｈｅ温度冷却用シールド板の冷却は
液体Ｈｅ温度冷却用パイプからの熱伝導を利用して行っ
ている。また，液体Ｎ2 温度冷却用シールド板と液体Ｈ
ｅの冷却用シールド板の間は真空断熱層６で断熱を行っ
ている。また，比較例として自重によってシールド板が
変形したことを想定して，図３に示すクライオスタット
を作製した。このクライオスタットは液体Ｎ2 温度冷却
用シールド板の上部を意図的に変形させ液体Ｈｅ温度冷
却用シールド板に近ずけている。これらのクライオスタ
ット装置の図２及び３に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所
で温度の測定により冷却状態の調査を行った。その結果
を次の表１に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１を見ると本発明の実施例によるシール
ド板支持部品を用いたクライオスタットの４箇所での温
度は液体Ｈｅ温度以下であったが，比較例の変形させた
部分においては７．１Ｋと液体Ｈｅ温度を上回る結果と
なった。
ド板支持部品を用いたクライオスタットの４箇所での温
度は液体Ｈｅ温度以下であったが，比較例の変形させた
部分においては７．１Ｋと液体Ｈｅ温度を上回る結果と
なった。
【００２２】尚，本発明の実施例においては，シールド
板支持部品は，ピン１が円錐部を有するものを用いた
が，円錐部のかわりに，角錐部を用いても良く，要する
に，シールド板と点接触するとともに強い支持ができる
部材であれば，本発明を適用できることは明らかであ
る。
板支持部品は，ピン１が円錐部を有するものを用いた
が，円錐部のかわりに，角錐部を用いても良く，要する
に，シールド板と点接触するとともに強い支持ができる
部材であれば，本発明を適用できることは明らかであ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明した様に，本発明による熱伝導
率の低い材料を用いた円錐または角錐状のシールド板支
持部品を使用することにより，冷却効率の高い安定した
特性の得られる超電導マグネットの支持方法と収容容器
とを提供することが可能になった。また，本発明によれ
ば冷却効率が高いため，Ｈｅの蒸発量も従来の超電導マ
グネッと比較して低減されコスト的な面からも有益であ
る超電導マグネットの支持方法及びクライオスタットと
を提供することができる。
率の低い材料を用いた円錐または角錐状のシールド板支
持部品を使用することにより，冷却効率の高い安定した
特性の得られる超電導マグネットの支持方法と収容容器
とを提供することが可能になった。また，本発明によれ
ば冷却効率が高いため，Ｈｅの蒸発量も従来の超電導マ
グネッと比較して低減されコスト的な面からも有益であ
る超電導マグネットの支持方法及びクライオスタットと
を提供することができる。
【図１】本発明の実施例に係るクライオスタットのシー
ルド板支持部品を示す正面図である。
ルド板支持部品を示す正面図である。
【図２】図１のシールド板支持部品を用いた冷却装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】従来例に係るクライオスタットを示す断面図で
ある。
ある。
３ 液体Ｎ2 温度冷却用Ｃｕパイプ ５ 液体Ｈｅの温度冷却用Ｃｕパイプ ６ 真空断熱層 ７ 液体Ｎ2 温度冷却用断熱シールド板 ８ 液体Ｈｅ温度冷却用シールド板 ９ 超電導マグネット収容空間 １５ クライオスタット ２０ クライオスタット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 義孝 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内
Claims (3)
- 【請求項１】 超電導マグネットを収容する第１のシー
ルド板の周囲に配置された第２のシールド板に，前記第
１のシールド板側に突出して，前記第１のシールド板を
支持するように設けられた支持部品であって，前記支持
部品は，前記第１のシールド板との接触面が極小となる
構造を有することを特徴とするシールド板支持部品。 - 【請求項２】 超電導マグネットを収容する第１のシー
ルド板の周囲に配置された第２のシールド板に設けられ
た前記第１のシールド板との接触面が極小となる構造を
有する支持部品によって，前記第１のシールド板を支持
することを特徴とするシールド板支持方法。 - 【請求項３】 超電導マグネットを収容する第１のシー
ルド板と，前記第１のシールド板の周囲に配置された第
２のシールド板と，請求項１記載の支持部品とを備えて
いることを特徴とするクライオスタット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002792A JPH05198430A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | シールド板支持部品，それを用いたクライオスタット及びシールド板支持方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002792A JPH05198430A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | シールド板支持部品，それを用いたクライオスタット及びシールド板支持方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198430A true JPH05198430A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=11738918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1002792A Withdrawn JPH05198430A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | シールド板支持部品，それを用いたクライオスタット及びシールド板支持方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05198430A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104319056A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-28 | 杭州富士达特种材料有限公司 | 一种低温超导磁场的冷却装置的热屏蔽结构 |
| US9019024B2 (en) | 2013-02-18 | 2015-04-28 | Seiko Epson Corporation | Quantum interference device, atomic oscillator, and moving object |
| US9191017B2 (en) | 2013-02-18 | 2015-11-17 | Seiko Epson Corporation | Quantum interference device, atomic oscillator, and moving object |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP1002792A patent/JPH05198430A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9019024B2 (en) | 2013-02-18 | 2015-04-28 | Seiko Epson Corporation | Quantum interference device, atomic oscillator, and moving object |
| US9191017B2 (en) | 2013-02-18 | 2015-11-17 | Seiko Epson Corporation | Quantum interference device, atomic oscillator, and moving object |
| US9385734B2 (en) | 2013-02-18 | 2016-07-05 | Seiko Epson Corporation | Quantum interference device, atomic oscillator, and moving object |
| CN104319056A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-28 | 杭州富士达特种材料有限公司 | 一种低温超导磁场的冷却装置的热屏蔽结构 |
| CN104319056B (zh) * | 2014-10-22 | 2016-07-06 | 杭州富士达特种材料股份有限公司 | 一种低温超导磁场的冷却装置的热屏蔽结构 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |