JPH054263Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 真空槽内に配設される電磁石の上下方向位置を
該電磁石の径方向外方に配設されている環状電磁
石の上下方向に容易に合せ得る様にした、電磁石
の芯出し機構を備えた極低温装置に関する。

（従来の技術） 周知の様に、超伝導は脚光を浴びており、その
技術の進歩は素晴らしく、次々により高い温度で
超伝導現象を起す超伝導体が造られ、発見されつ
つある。しかし、実用的には冷媒として液体ヘリ
ウム等を用いて電磁石を冷却している。冷却手段
としては、一般的に液体ヘリウム等が封入された
低温保持槽が用いられている。この様な低温保持
槽を含む極低温装置の例を第３図に基づいて以下
に説明する。

即ち、その内部に液体ヘリウム２１が封入され
る低温保持槽２３が配設される。該低温保持槽２
２の厚さ方向の内側には液体窒素２３が注入され
る液体窒素室が内設され、さらに、前記液体ヘリ
ウム２１中に浸漬された状態の環状電磁石２４
が、前記低温保持槽２１の内側上面で固着されて
いる支持棒２５の下部で支持されている。また、
該支持棒２５の固着側寄りには複数の熱遮蔽板２
６が前記支持棒２５と直角に配設されている。そ
して、前記低温保持槽２２上面の径方向中心に設
けられた穴には、密封状態においてその内部が
10^-6トール程度の真空度で保持される真空槽２７
が挿通され、該真空槽２７の下部が前記環状電磁
石の内側に遊嵌する状態で、前記低温保持槽２２
の上面において前記真空槽２７の外周に設けられ
た密封フランジ２７ｃにより密封可能に固着され
ている。前記真空槽２７内部の、前記環状電磁石
２４に対応する位置には、該真空槽２７の上部を
密封する支持蓋２７ａの下面で固着されている支
持棒２８によつて電磁石２９が支持され、該支持
棒２５の固着側寄りには複数の熱遮蔽板３０が前
記支持棒２８と直角に配設されると共に、前記遮
蔽板３０と電磁石２９の間に前記支持棒２８の貫
通孔を有する液体窒素槽３１が配設されている。
該液体窒素槽３１は、図示省略してあるが、前記
支持蓋２７ａの下面でその一端が固着されている
支持棒の下端で支持されている。そして、前記電
磁石２９を支持する支持棒２８の固着部付近には
歪ゲージ３５が貼付されている構成になつてい
る。

従つて、前記低温保持槽２２と真空槽２７との
組立状態において、前記環状電磁石２４に対する
電磁石２９の上下方向位置がづれていると、電磁
力に不均一さが生じて、前記電磁石２９から所定
の電気的出力が得られない。従つて、前記両電磁
石２４，２９の上下方向位置を合致させることが
望ましい。その為、予め設計段階で極低温装置の
各構成部材各々の熱収縮を考慮して、それら各部
材の寸法を設定する。そして、最終的に、極低温
装置の作動状態において、前記両電磁石２４，２
９の上下方向のづれ量に対応して、電磁石２９を
支持する支持棒２８に引張力或は押圧力が作用す
ることを利用して、前記歪ゲージ３５の出力を検
出して、前記環状電磁石２４に対して前記電磁石
２９が上方或は下方にづれている程度を検知し
て、前記歪ゲージ３５貼付部の温度に基づく収縮
歪を配慮した該歪ゲージ３５の出力が略零になる
様に、前記低温保持槽２２上面と前記密封フラン
ジ２７ｃの間に設けられるシールのつぶし代以下
の厚さのシムを介装するか、また、該シムの介装
だけでは前記両電磁石２４，２９の上下方向位置
調整が不十分な場合には、予め長さが異なつた支
持棒２９で支持されている電磁石２９を具備する
他の真空槽２７に組替える等のことより、前記環
状電磁石に対して電磁石２９の上下方向の位置を
調整合致させている。

（考案が解決しようとする問題点） 第３図に基づいて説明した従来の技術になる極
低温装置は、その構造が簡便なる故に多用されて
いるが、低温保持槽と真空槽の組立において、前
記両槽内に配設されている電磁石の上下方向位置
を合致させる上において以下に説明する様な問題
点を有している。

即ち、この従来の技術は前記両電磁石２４，２
９を各々支持する支持棒２５，２８、低温保持槽
２２或は真空槽２７等の熱収縮量を考慮して設
計、製造しているが、周知の様に計算誤算や製造
誤差等があつて、超伝導現象を生ずる程度の極低
温にした時には、極低温装置として所定の性能が
発揮できない程度の位置づれが、前記両電磁石２
４，２９の間に生じたりする。従つて、該位置づ
れの程度を、予め電磁石２９を支持する支持棒２
８の固着部付近に貼付した歪ゲージ３５により検
出し、該検出結果に基づいて前記位置づれを調整
する為に、前記低温保持槽２２内に注入或は封入
されている液体窒素２３と液体ヘリウム２１を排
出した後に、前記低温保持槽２２と真空槽２７と
を分解しなければならないばかりでなく、場合に
よつては、組立、冷媒の給排、歪検出、分解とい
つた作業を繰返し実施しなければならないことも
ある。即ち、この従来の技術では極低温装置を正
常に作動させる為に長時間に亘る前記環状電磁石
２４に対する電磁石２９の上下方向の位置づれ調
整を要するのみならず、他の真空槽２７やシムと
いつた予備品をも用意しなければならない等の欠
点がある。

他の真空槽２７を用意する様な無駄を省く為に
は、例えば、電磁石２９を支持する支持棒２８を
ターンバツクルを介して上下方向移動自在に支持
する構造が考えられる。しかし、前記真空槽２７
内には熱遮蔽板３０が配設されており、該熱遮蔽
板３０は真空槽２７を開放することによつて大気
中に浮遊するチリ、ホコリ等が付着して汚染され
る。汚染されたまま再度組込むと熱遮蔽性能が低
下し、前記真空槽２７を介して低温保持槽２２内
に外部から熱が伝わり易くなり極低温装置の冷却
能力が低下することになるから、汚染された熱遮
蔽板３０の表面を清掃しなければならない。該清
掃は長時間を要するのであつて、該清掃コストと
予め他の真空槽２７を用意するコストとの比較に
おいて、該真空槽２７を予め用意することが必ず
しも不経済とはいえない面がある。

また、前記電磁石２９の支持棒２８を前記支持
蓋２７ａを貫通させて上方外方に突出させ、該支
持蓋７ａの上面において昇降自在に支持する構造
も考えられる。この様な構造は前記低温保持槽２
２と真空槽２７を分解することなく、前記電磁石
２９を容易に昇降できるから望ましいが、実際問
題として、前記真空槽２７の内部は10^-6トール程
度の真空度が維持される必要があつて、前記支持
体２８を支持蓋２７ａから突出させる構造では必
要とされる真空度を実現することが困難である。

従つて、本考案は、前記環状電磁石に対する電
磁石の上下方向位置調整において、歪ゲージによ
る前記両電磁石の位置づれ検出を必要とせず、前
記両槽を分解するまでもなく、前記環状電磁石に
対する電磁石の上下方向位置を容易に合致させる
ことのできる電磁石の芯出し機構を備えた極低温
装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、真空槽内で支持されている電磁石を
昇降自在に移動させる為に、該電磁石を支持する
支持棒が固着されている支持蓋を上下方向に昇降
させることによつて、従来の技術の有する問題
点、即ち、前記電磁石の上下移動が困難であるが
故に生ずる問題点の解決を図つたのであつて、従
つてその特徴とするところは、その内部に冷媒が
封入される冷媒室を、またその上面中央に前記冷
媒室に通ずる挿通孔を有する低温保持槽が設けら
れ、前記冷媒室中の冷媒に浸漬状態で環状電磁石
が支持され、また、その外周に、前記低温保持槽
上面に載置されて前記冷媒室を密封するフランジ
を有する真空槽が前記挿通孔に貫入され、かつ該
真空槽の下部が前記環状電磁石内側に遊嵌すると
共に、前記環状電磁石位置に対応して、前記真空
槽の上部開口部に固定される支持蓋の下面に垂設
される電磁石とを備えた極低温装置において、前
記開口部に固定された支持蓋を昇降自在に支持す
ると共に、該支持蓋を上下に移動、かつ固定させ
る調整手段を前記低温保持槽の上部に設けた構成
にしたところにある。

（作用） 本考案は、真空槽の上部構造を、該真空槽上部
開口部側で支持体を介して電磁石を支持する支持
蓋を昇降自在にさせる構造にすると共に、低温保
持槽の上面に、前記支持蓋を昇降自在に支持し
て、前記電磁石の上下方向位置を調整する調整手
段を設けた構成とした。

従つて、前記調整手段を作動すると、前記真空
槽の上部は該調整手段の作動に対応して上下方向
に移動する。また、前記電磁石は前記真空槽の上
部開口部側に設けられた支持蓋の下面に固着され
た支持体によつて支持されているから、前記電磁
石も前記調整手段の作動に対応して上下方向に移
動されることになる。即ち、前記電磁石は調整手
段を作動することによつて容易に前記環状電磁石
の上下方向の対応位置に移動され、そして、該対
応位置になつた時に前記調整手段の作動を停止す
れば該対応位置において前記電磁石は維持される
ことになる。

前記対応位置であるか否かは、前記電磁石から
出力される電気的出力を測定することによつて容
易に確認される。即ち、前記環状電磁石に対する
電磁石の上下方向の位置づれの程度が大きくなる
と電気的出力は減少し、該位置づれの程度が小さ
くなるにつれて電気的出力が増大するから、該電
気的出力が最大値を示すところが、前記両電磁石
の上下方向位置が最も良く対応していることにな
るからである。従つて、前記環状電磁石に対する
電磁石の上下方向位置の調整は、前記調整手段を
作動するだけで容易に行なえることになる。

（実施例） 本考案の実施例を、第１図と第２図とを参照し
ながら以下に説明する。

第１実施例 本第１実施例を、第１図に基づいて以下に説明
する。

即ち、その内部に液体ヘリウム１が封入される
冷媒室を有する低温保持槽２が配設される。該低
温保持槽２の厚さ方向の内側には液体窒素３が注
入される液体窒素室が内設され、さらに前記液体
ヘリウム１中に浸漬された状態の環状電磁石４
が、前記冷媒室の内側上面で固着されている支持
棒５の下部で支持される。また、該支持棒５の固
着側寄りには複数枚の中抜き円板状の熱遮蔽板６
が前記支持棒５と直角に配設される。そして、前
記低温保持槽２上面の径方向中心に設けられた挿
通孔には、密封状態においてその内部が10^-6トー
ル程度の真空度で保持される真空槽７が挿通さ
れ、該真空槽７の下部が前記環状電磁石４の内側
に遊嵌する状態で、前記低温保持槽２の上面にお
いて前記真空槽７の外周に設けられた密封フラン
ジ７ｃにより密封可能に固着される。前記真空槽
７内側の、前記環状電磁石４に対応する位置に
は、該真空槽７の上部開口部側に設けられた支持
蓋７ａ下面に固着されている支持棒８によつて電
磁石９が支持され、該支持棒８の上部固着部側寄
りには複数枚の熱遮蔽板１０が前記支持棒８と直
角に配設されると共に、前記熱遮蔽板１０と電磁
石９の間に液体窒素槽１１が配設される。該液体
窒素槽１１は、図示省略してあるが、前記支持蓋
７ａ下面でその一端が固着される支持棒の下部で
支持される。そして、前記真空槽７の上部側外周
には該上部側が上下方向に伸縮自在な蛇腹１２が
形成される。また、前記支持蓋７ａとフランジ７
ｂと密封フランジ７ｃには、径方向を中心として
放射状、かつ等間隔で各々同数の貫通孔が穿設さ
れ、該貫通孔には前記低温保持槽２上面の、前記
貫通孔と対応する位置に螺刻されたネジ穴に螺着
されるネジ棒１３が挿通される。そして、該ネジ
棒１３の螺着側には１つの固着ナツト１４ａが螺
着されると共に、前記密封フランジ７ｃの上面に
締付けられる。また、前記ネジ棒１３の反螺着側
に螺着された１対の組ナツト１４ｂは、前記支持
蓋７ａ上面とフランジ７ｂ下面を挟持する状態で
締付けられる構成である。

従つて、前記低温保持槽２と真空槽７とが組立
られ、前記液体窒素室と液体窒素槽１１とに液体
窒素が注入され、前記冷媒室内に液体ヘリウム１
が注入され、そして、前記真空槽７内の脱気が行
なわれて10^-6トール程度の真空度になると、前記
環状電磁石４は極低温に冷却され、該環状電磁石
４に巻回されているコイルは超伝導状態になる。
そして、該コイルに通電されると、周知の様に前
記電磁石９に巻回されているコイルの一端から電
気的出力が得られることになる。該電気的出力は
前記両電磁石４，９の上下方向の位置づれの程度
に対応して増減される。即ち、位置づれの程度が
大きいと電気的出力は小さく、逆に位置づれの程
度が小さいと電気的出力は大きくなるのである。
従つて、前記組ナツト１４ｂを逐次作動して前記
密封蓋７ａを上下方向に移動させ、換言すれば前
記電磁石９を上下方向に移動させて、該電磁石９
から最大の電気的出力が得られる位置において前
記組ナツト１４ｂを締付けて前記支持蓋７ａを固
定した。該支持蓋７ａの固定位置は前記両電磁石
４，９の上下方向位置が完全に対応したことを示
すものであるから、第３図に基づいて説明した従
来の技術の様に、冷媒の給排、低温保持槽２と真
空槽７の組立分解、シムの挿入或は他の真空槽７
との組替作業等を行なうまでもなく、前記ネジ棒
１３の反螺着側に螺着されている組ナツト１４ｂ
を作動するだけで、前記環状電磁石４に対する電
磁石９の上下方向位置を容易に対応させることが
できる様になつた。

なお、この様に電磁石９の上下方向の移動を容
易に行なえる様になつたことにより以下に説明す
る様な効果が派生してきた。即ち、従来の技術で
は、両電磁石の位置調整に時間を要するが故に、
前記電磁石からの電気的出力値が、ある範囲を有
する設定値の範囲内であつて、かつ歪ゲージによ
る検出結果が許容範囲以内であれば前記両電磁石
は対応しているとしていた。つまり、極低温装置
の有する最大の能力を必ずしも活用していないこ
とがあつたが、本考案では前記電磁石を容易に移
動させることができる為、容易に前記電磁石の最
大の出力を求めることができるから、確実に極低
温装置の有する最大の能力を活用することもでき
る様になつたのである。

第２実施例 本第２実施例を、第２図に基づいて説明する。

本実施例は、真空槽の上部部分の構造だけが第
１実施例と相違するから、該相違点についてだけ
の説明に止める。

即ち、真空槽７上部内側に、該真空槽７と同心
に蛇腹１２を設け、該蛇腹１２の下部に支持棒８
を介して電磁石９を支持する支持蓋７ａを密封可
能に固着した。そして、該支持蓋７の上面には、
その一端側に大径部を有し、その他端側にネジが
螺刻されたネジ棒１３の大径側を、該ネジ棒１３
の径方向中心を中心として回動自在に連結した。
また、前記真空槽７の径方向中心を通る横梁１５
を、密封フランジ７ｃ上面において固着し、該横
梁１５に螺刻されたネジ穴に前記ネジ棒１３のネ
ジ螺刻側をネジ込んだ構成とした。

従つて、前記ネジ棒１３を作動すると前記支持
蓋７ａは該ネジ棒１３の作動に対応して昇降され
る。即ち、支持棒８を介して前記支持蓋７ａで支
持されている電磁石９も昇降することになるか
ら、その作用、効果は第１実施例と全く同様であ
る。

（考案の効果） 本考案は、真空槽内において支持されている電
磁石を、冷媒室の冷媒中に浸漬、支持されている
環状電磁石の位置に対応させる為に、前記真空槽
の上部側の構造を、該真空槽の上部側に設けら
れ、かつ支持体を介して電磁石を支持する支持蓋
を昇降自在にさせる構造にすると共に、低温保持
槽の上部に、前記支持蓋を昇降自在に支持する調
整手段を設けたのである。

従つて、従来の技術の様に極低温装置を分解
し、再組立する等の作業をするまでもなく、前記
調整手段を作動すると、該作動に対応して、支持
体を介して電磁石を支持する支持蓋が昇降される
から、前記電磁石も昇降される。そして、前記調
整手段の作動を停止すると、前記電磁石は該調整
手段の作動停止時の位置において維持される。即
ち、前記電磁石は調整手段の作動停止作業だけで
は容易に昇降され、かつ維持されるから、前記環
状電磁石に対して電磁石を容易に対応させること
ができる様になつた。

また、前記電磁石を容易に昇降できるから、該
電磁石の各位置に対応した電気的出力の変化を容
易に検出することができる。即ち、該電気的出力
が最大値を示す位置が、前記両電磁石が最も良く
対応している事を意味するから、該両電磁石のづ
れの程度を歪ゲージで測定する必要もなくなつた
のである。

従つて、本考案によつて、前記両電磁石の上下
方向の位置調整において、前記低温保持槽と真空
槽を分解することなく、前記環状電磁石に対して
真空槽内で支持されている電磁石を昇降して、容
易に対応させることのできる電磁石の芯出し機構
を備えた極低温装置を実現することができたので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の側断面図、第２図は第２
実施例の主要部断面図、第３図は従来の技術の側
断面図である。 １……液体ヘリウム、２……低温保持槽、３…
…液体窒素、４……環状電磁石、５，８……支持
棒、６，１０……熱遮蔽板、７……真空槽、７ａ
……支持蓋、７ｂ……フランジ、７ｃ……密封フ
ランジ、９……電磁石、１１……液体窒素槽、１
２……蛇腹、１３……ネジ棒、１４ａ……固着ナ
ツト、１４ｂ……組ナツト、１５……横梁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. その内部に冷媒が封入される冷媒室を、またそ
   の上面中央に前記冷媒室に通ずる挿通孔を有する
   低温保持槽が設けられ、前記冷媒室中の冷媒に浸
   漬状態で環状電磁石が支持され、また、その外周
   に、前記低温保持槽上面に載置されて前記冷媒室
   を密封するフランジを有する真空槽が前記挿通孔
   に貫入され、かつ該真空槽の下部が前記環状電磁
   石内側に遊嵌すると共に、前記環状電磁石位置に
   対応して、前記真空槽の上部開口部に固定される
   支持蓋の下面に垂設される電磁石とを備えた極低
   温装置において、前記開口部に固定された支持蓋
   を昇降自在に支持すると共に、該支持蓋を上下に
   移動、かつ固定させる調整手段を前記低温保持槽
   の上部に設けたことを特徴とする電磁石の芯出し
   機構を備えた極低温装置。