JPH0582045B2 - - Google Patents
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- JPH0582045B2 JPH0582045B2 JP58136604A JP13660483A JPH0582045B2 JP H0582045 B2 JPH0582045 B2 JP H0582045B2 JP 58136604 A JP58136604 A JP 58136604A JP 13660483 A JP13660483 A JP 13660483A JP H0582045 B2 JPH0582045 B2 JP H0582045B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
- H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は小型冷凍機と超電導磁石を組合せて成
る超電導磁石装置に関する。
る超電導磁石装置に関する。
第１図は、従来の超電導磁石装置の構成を示す
ものである。図において、超電導磁石１は冷却媒
体例えば極低温（例えば4.2K）の液体ヘリウム
２で満たされた内槽３に収納されている。この超
電導磁石１を超電導状態に保持している保冷容器
４は内槽３と外槽５からなり、内槽３と外槽５と
の間には輻射シールド板６が設けられ、さらにこ
の輻射シールド板６には液体窒素７が流れるシー
ルド管８が設けられ熱シールド効果を高めてい
る。また、超電導状態に保持された上記超電導磁
石１はパワーリード１０を介して、外部に設置さ
れた超電導磁石用電源９と接続され、これによ
り、励磁電流を供給して所要の磁場が被磁場印加
機器１６に印加される。この際、パワーリード１
０、低温配管１１、液体ヘリウム移送管１２、外
槽５、輻射シールド板６、内槽３を介して、熱伝
導や輻射により極低温の液体ヘリウム２に外部
（例えば300K）より熱が侵入する。そして、この
侵入熱により液体ヘリウム２は蒸発しガスヘリウ
ム１３が発生する。このガスヘリウム１３は、パ
ワーリード１０が通つている外筒１４の内部を流
れ、パワーリード１０を冷却（ガス冷却）して低
温配管１１に入る。パワーリード１０よりの熱侵
入量は、このガス冷却により低減される。ガスヘ
リウム１３はヘリウム液化機１５に入り、極低温
の液体ヘリウム２に変換される。この液体ヘリウ
ム２は、液体ヘリウム移送管１２を介して内槽３
に入る。このように、侵入熱により蒸発したヘリ
ウムはパワーリード１０を冷却した後に、ヘリウ
ム液化機１５により液化され内槽３へと戻る循環
をくり返しながら超電導磁石１を超電導状態に保
持している。
ものである。図において、超電導磁石１は冷却媒
体例えば極低温（例えば4.2K）の液体ヘリウム
２で満たされた内槽３に収納されている。この超
電導磁石１を超電導状態に保持している保冷容器
４は内槽３と外槽５からなり、内槽３と外槽５と
の間には輻射シールド板６が設けられ、さらにこ
の輻射シールド板６には液体窒素７が流れるシー
ルド管８が設けられ熱シールド効果を高めてい
る。また、超電導状態に保持された上記超電導磁
石１はパワーリード１０を介して、外部に設置さ
れた超電導磁石用電源９と接続され、これによ
り、励磁電流を供給して所要の磁場が被磁場印加
機器１６に印加される。この際、パワーリード１
０、低温配管１１、液体ヘリウム移送管１２、外
槽５、輻射シールド板６、内槽３を介して、熱伝
導や輻射により極低温の液体ヘリウム２に外部
（例えば300K）より熱が侵入する。そして、この
侵入熱により液体ヘリウム２は蒸発しガスヘリウ
ム１３が発生する。このガスヘリウム１３は、パ
ワーリード１０が通つている外筒１４の内部を流
れ、パワーリード１０を冷却（ガス冷却）して低
温配管１１に入る。パワーリード１０よりの熱侵
入量は、このガス冷却により低減される。ガスヘ
リウム１３はヘリウム液化機１５に入り、極低温
の液体ヘリウム２に変換される。この液体ヘリウ
ム２は、液体ヘリウム移送管１２を介して内槽３
に入る。このように、侵入熱により蒸発したヘリ
ウムはパワーリード１０を冷却した後に、ヘリウ
ム液化機１５により液化され内槽３へと戻る循環
をくり返しながら超電導磁石１を超電導状態に保
持している。
ところで、このように構成された超電導磁石装
置は大型の超電導磁石には適するが、例えば単結
晶引上装置等に使用する比較的小型の超電導磁石
（例えば励磁電流300〜500A程度、極低温に於け
るヘリウム蒸発量１〜２／ｈ程度）には適さな
い。これは、従来型のヘリウム液化機１５は大型
超電導磁石用に開発されており、小さな冷凍能力
（例えばヘリウム蒸発量１〜２／ｈ程度）に適
したものがないためである。従つて通常のヘリウ
ム液化機１５を小型超電導磁石に適用すると、超
電導磁石１に対してヘリウム液化機１５の大きさ
あるいは占有面積が過大となり、さらに価格面か
ら見ても超電導磁石１に比べてヘリウム液化機１
５の価格が過大となり、超電導磁石装置は日上に
高価なものとなつてしまう。
置は大型の超電導磁石には適するが、例えば単結
晶引上装置等に使用する比較的小型の超電導磁石
（例えば励磁電流300〜500A程度、極低温に於け
るヘリウム蒸発量１〜２／ｈ程度）には適さな
い。これは、従来型のヘリウム液化機１５は大型
超電導磁石用に開発されており、小さな冷凍能力
（例えばヘリウム蒸発量１〜２／ｈ程度）に適
したものがないためである。従つて通常のヘリウ
ム液化機１５を小型超電導磁石に適用すると、超
電導磁石１に対してヘリウム液化機１５の大きさ
あるいは占有面積が過大となり、さらに価格面か
ら見ても超電導磁石１に比べてヘリウム液化機１
５の価格が過大となり、超電導磁石装置は日上に
高価なものとなつてしまう。
一方、この小型超電導磁石容量に見合う従来型
の小型冷凍機を用いて、超電導磁石装置をコンパ
クト、低価格にする場合は、従来型の小型冷凍機
の冷凍能力は、保冷容器４、内槽３、シールド
６，８、外槽５を介しての輻射熱分を供給し、さ
らにパワーリード１０の蒸発ガス冷却量をも供給
する程はない。
の小型冷凍機を用いて、超電導磁石装置をコンパ
クト、低価格にする場合は、従来型の小型冷凍機
の冷凍能力は、保冷容器４、内槽３、シールド
６，８、外槽５を介しての輻射熱分を供給し、さ
らにパワーリード１０の蒸発ガス冷却量をも供給
する程はない。
そこで、通常は超電導磁石に永久電流スイツチ
を取付け、パワーリードを着脱式とし、超電導磁
石が励磁された後は、パワーリードをはずし、パ
ワーリード部よりの熱侵入をしや断して永久電流
モードにて運転を行なつている。このようにすれ
ば、外部よりの熱侵入は輻射熱および各種低温配
管からの熱伝導のみとなり、従来型の小型冷凍機
の冷凍能力のみでも十分に超電導磁石を超電導状
態に保つことが可能である。
を取付け、パワーリードを着脱式とし、超電導磁
石が励磁された後は、パワーリードをはずし、パ
ワーリード部よりの熱侵入をしや断して永久電流
モードにて運転を行なつている。このようにすれ
ば、外部よりの熱侵入は輻射熱および各種低温配
管からの熱伝導のみとなり、従来型の小型冷凍機
の冷凍能力のみでも十分に超電導磁石を超電導状
態に保つことが可能である。
しかしながら、この方式では一度永久電流モー
ドになると励磁電流は常に一定となり、電流値を
変化させることが出来ない。例えば、単結晶引上
装置に使用する小型超電導磁石装置を考えると、
単結晶引上中に磁場強度を変化あるいは制御する
ことにより、単結晶中の不純物濃度を制御すると
いう要請がある。そのため、磁場強度すなわち励
磁電流値を変化させる必要がある。この様に、一
般に超電導磁石装置を用いる機器においては、そ
の印加磁場強度すなわち励磁電流値を変化あるい
は制御するという要請が多い。
ドになると励磁電流は常に一定となり、電流値を
変化させることが出来ない。例えば、単結晶引上
装置に使用する小型超電導磁石装置を考えると、
単結晶引上中に磁場強度を変化あるいは制御する
ことにより、単結晶中の不純物濃度を制御すると
いう要請がある。そのため、磁場強度すなわち励
磁電流値を変化させる必要がある。この様に、一
般に超電導磁石装置を用いる機器においては、そ
の印加磁場強度すなわち励磁電流値を変化あるい
は制御するという要請が多い。
本発明は上記のような事情を考慮して成された
もので、その目的は小型冷凍機と小型超電導磁石
を組合せて励磁電流値を制御することが可能なコ
ンパクトで低価格の超電導磁石装置を提供するこ
とにある。
もので、その目的は小型冷凍機と小型超電導磁石
を組合せて励磁電流値を制御することが可能なコ
ンパクトで低価格の超電導磁石装置を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために本発明の超電導磁石
装置は、冷却媒体が満たされた内槽と外槽からな
る保冷容器と、この保冷容器の内槽内に収納され
た超電導磁石と、前記保冷容器に取付けられ、前
記保冷容器の内側に複数段階の冷凍ステージを有
する小型冷凍機と、前記保冷容器の内槽と外槽と
の間に設けられた輻射シールド板と、前記冷凍ス
テージに熱的に結合され、前記冷却媒体への侵入
熱量が最小になるように各冷凍ステージ間におけ
る導体断面積および導体長さが設定され、前記超
電導磁石に超電導磁石用電源から励磁電流を供給
するパワーリードとを備えた構成とする。
装置は、冷却媒体が満たされた内槽と外槽からな
る保冷容器と、この保冷容器の内槽内に収納され
た超電導磁石と、前記保冷容器に取付けられ、前
記保冷容器の内側に複数段階の冷凍ステージを有
する小型冷凍機と、前記保冷容器の内槽と外槽と
の間に設けられた輻射シールド板と、前記冷凍ス
テージに熱的に結合され、前記冷却媒体への侵入
熱量が最小になるように各冷凍ステージ間におけ
る導体断面積および導体長さが設定され、前記超
電導磁石に超電導磁石用電源から励磁電流を供給
するパワーリードとを備えた構成とする。
以下、本発明を第２図に示す一実施例について
説明する。第２図は、本発明による超電導磁石装
置の構成例を示すもので、第１図と同一部分には
同一符号を付して示す。図において、超電導磁石
１は液体ヘリウム２が満たされた内槽３に収納さ
れている。第１および第２の小型冷凍機２０およ
び３０は、保冷容器４に直接取付けられている。
この第１の小型冷凍機２０は、当該冷凍機内を循
環している冷凍媒体（例えばヘリウム）２１を圧
縮する圧縮機ユニツト２２と、これにより圧縮さ
れた冷凍媒体２１を断熱膨張させて冷凍する膨張
機２３と、この膨張機２３により冷却された冷凍
媒体２１により輻射シールド温度例えば80Kまで
冷却された第１の冷却ステージ２４と、冷凍媒体
２１によりヘリウム液化温度例えば4.2Kまで冷
却されたヘリウム再凝縮器２５とから成つてい
る。ここで第１の冷凍ステージ２４は、保冷容器
４の外槽５と内槽３との間に設けられた輻射シー
ルド板６に直接接続され、またヘリウム再凝縮器
２５は内槽３内の液体ヘリウム２の液面真上の位
置に設けられている。
説明する。第２図は、本発明による超電導磁石装
置の構成例を示すもので、第１図と同一部分には
同一符号を付して示す。図において、超電導磁石
１は液体ヘリウム２が満たされた内槽３に収納さ
れている。第１および第２の小型冷凍機２０およ
び３０は、保冷容器４に直接取付けられている。
この第１の小型冷凍機２０は、当該冷凍機内を循
環している冷凍媒体（例えばヘリウム）２１を圧
縮する圧縮機ユニツト２２と、これにより圧縮さ
れた冷凍媒体２１を断熱膨張させて冷凍する膨張
機２３と、この膨張機２３により冷却された冷凍
媒体２１により輻射シールド温度例えば80Kまで
冷却された第１の冷却ステージ２４と、冷凍媒体
２１によりヘリウム液化温度例えば4.2Kまで冷
却されたヘリウム再凝縮器２５とから成つてい
る。ここで第１の冷凍ステージ２４は、保冷容器
４の外槽５と内槽３との間に設けられた輻射シー
ルド板６に直接接続され、またヘリウム再凝縮器
２５は内槽３内の液体ヘリウム２の液面真上の位
置に設けられている。
また第２の小型冷凍機３０は、当該冷凍機内を
循環している冷凍媒体３１を圧縮する圧縮ユニツ
ト３２と、これより出た圧縮冷凍媒体３１を膨張
させて冷却する膨張機３３と、この膨張機３３に
より冷却された冷凍媒体３１により例えば80Kま
で冷却された第２の冷凍ステージ３４と、冷凍媒
体３１により例えば20Kまで冷却された第３の冷
凍ステージ３５とから成つている。
循環している冷凍媒体３１を圧縮する圧縮ユニツ
ト３２と、これより出た圧縮冷凍媒体３１を膨張
させて冷却する膨張機３３と、この膨張機３３に
より冷却された冷凍媒体３１により例えば80Kま
で冷却された第２の冷凍ステージ３４と、冷凍媒
体３１により例えば20Kまで冷却された第３の冷
凍ステージ３５とから成つている。
一方、超電導磁石１に励磁電流を供給するパワ
ーリード１０は、液体ヘリウム２から出て内槽３
および輻射シールド６を貫通し、所要の導体長さ
および導体断面積を取つた後に第３の冷凍ステー
ジ３５に接続され、さらに所要の導体長さおよび
導体断面積を取つた後に第２の冷凍ステージ３４
に接続され、最後に所要の導体長さおよび導体断
面積を取つた後に、外槽５を貫通して超電導磁石
用電源９に接続される。
ーリード１０は、液体ヘリウム２から出て内槽３
および輻射シールド６を貫通し、所要の導体長さ
および導体断面積を取つた後に第３の冷凍ステー
ジ３５に接続され、さらに所要の導体長さおよび
導体断面積を取つた後に第２の冷凍ステージ３４
に接続され、最後に所要の導体長さおよび導体断
面積を取つた後に、外槽５を貫通して超電導磁石
用電源９に接続される。
ここで、パワーリード１０と各冷凍ステージ３
４，３５との接続箇所は、電気的に絶縁されてい
る。また、内槽３を貫通するヘリウム再凝縮器２
５およびパワーリード１０の貫通部分は気密構造
とし、内槽３内の液体ヘリウム２の蒸発ガスが外
部へ漏れない構造になつている。さらに、パワー
リード１０の導体断面積は外槽４〜第２の冷凍ス
テージ３４間、第２の冷凍ステージ３４〜第３の
冷凍ステージ３５間、第３の冷凍ステージ３５〜
超電導磁石１間にて順次この順番にその導体断面
積を小さくしている。
４，３５との接続箇所は、電気的に絶縁されてい
る。また、内槽３を貫通するヘリウム再凝縮器２
５およびパワーリード１０の貫通部分は気密構造
とし、内槽３内の液体ヘリウム２の蒸発ガスが外
部へ漏れない構造になつている。さらに、パワー
リード１０の導体断面積は外槽４〜第２の冷凍ス
テージ３４間、第２の冷凍ステージ３４〜第３の
冷凍ステージ３５間、第３の冷凍ステージ３５〜
超電導磁石１間にて順次この順番にその導体断面
積を小さくしている。
次に、上記のように構成した超電導磁石装置の
作用について説明する。まず、被磁場印加機器１
６（例えば単結晶引上装置）に磁場を印加するた
めに、パワーリード１０を介して超電導磁石用電
源９により超電導磁石１を励磁すると、パワーリ
ード１０の電気抵抗によるジユール熱、液体ヘリ
ウム温度と大気温度との温度差によるパワーリー
ド１０を介して熱伝導による侵入熱、および外槽
５、輻射シールド板６、内槽３を通しての輻射に
よる侵入熱により液体ヘリウム２は蒸発を始め
る。パワーリード１０から発生するジユール熱お
よび熱伝導による侵入熱は、第２の冷凍機３０の
第２および第３の冷凍ステージ３４および３５に
より除去される。
作用について説明する。まず、被磁場印加機器１
６（例えば単結晶引上装置）に磁場を印加するた
めに、パワーリード１０を介して超電導磁石用電
源９により超電導磁石１を励磁すると、パワーリ
ード１０の電気抵抗によるジユール熱、液体ヘリ
ウム温度と大気温度との温度差によるパワーリー
ド１０を介して熱伝導による侵入熱、および外槽
５、輻射シールド板６、内槽３を通しての輻射に
よる侵入熱により液体ヘリウム２は蒸発を始め
る。パワーリード１０から発生するジユール熱お
よび熱伝導による侵入熱は、第２の冷凍機３０の
第２および第３の冷凍ステージ３４および３５に
より除去される。
一般に、パワーリードよりの侵入熱は、パワー
リード断面積を大にすればジユール熱は小さくな
るが、熱伝導による侵入熱は大きくなる。逆に、
パワーリード断面積を小にすればジユール熱は大
きくなり、熱伝導による侵入熱は小さくなる。そ
こで、熱侵入を最小にするパワーリードの最適断
面積が存在する。この最適断面積は、励磁電流
値、第２、第３の冷凍ステージ３４，３５の温
度・冷凍能力およびパワーリードの導体長さによ
つて決まる。従つて、第２の小型冷凍機３０の第
２、第３の冷凍ステージ３４，３５の冷凍能力に
見合うように、液体ヘリウム３〜第３の冷凍ステ
ージ３５（例えば20K）間、第３の冷凍ステージ
３５〜第２の冷凍ステージ３４（例えば80K）間
および第３の冷凍ステージ３５〜外槽５（例えば
300K）間のパワーリード１０の導体長さおよび
断面積を適切に選ぶことにより、液体ヘリウム２
へのパワーリード１０よりの侵入熱を最小とする
ことが出来る。
リード断面積を大にすればジユール熱は小さくな
るが、熱伝導による侵入熱は大きくなる。逆に、
パワーリード断面積を小にすればジユール熱は大
きくなり、熱伝導による侵入熱は小さくなる。そ
こで、熱侵入を最小にするパワーリードの最適断
面積が存在する。この最適断面積は、励磁電流
値、第２、第３の冷凍ステージ３４，３５の温
度・冷凍能力およびパワーリードの導体長さによ
つて決まる。従つて、第２の小型冷凍機３０の第
２、第３の冷凍ステージ３４，３５の冷凍能力に
見合うように、液体ヘリウム３〜第３の冷凍ステ
ージ３５（例えば20K）間、第３の冷凍ステージ
３５〜第２の冷凍ステージ３４（例えば80K）間
および第３の冷凍ステージ３５〜外槽５（例えば
300K）間のパワーリード１０の導体長さおよび
断面積を適切に選ぶことにより、液体ヘリウム２
へのパワーリード１０よりの侵入熱を最小とする
ことが出来る。
この最適条件は、例えば一般に良く知られた次
式によつて求めることが出来る。つまり、 Ｑ＝Ｉ・√・Th−Tccos（τl／ａ）／sin（τl
／ａ） において、 ／ａ＝１／τcos-1Tc／Th のとき、熱侵入量は最小値Qmin Qmin＝Ｉ・√（h 2−c 2） となる。ここで、 Ｑ：熱侵入量 Ｉ：電流値 λ：熱伝導率 α：定数（ρ＝αT、ρ：パワーリード抵抗率、
Ｔ：温度） Ｋ：熱伝導率 τ：τ＝Ｉ・√ Th：高温部温度 Tc：低温部温度 ａ：パワーリード断面積 ｌ：パワーリード長さ このようにして、パワーリード１０よりの熱侵
入を小さく出来、さらにパワーリード１０をガス
冷却しないで済むため蒸発ヘリウム量が大幅に低
減する。このため、輻射熱あるいは各種低温配管
からの熱伝導による侵入熱によつて蒸発した密閉
内槽３内のヘリウムガスは、すべて従来形の小型
冷凍機の冷凍能力のみで再液化することが出来
る。すなわち、蒸発した液体ヘリウム２は内槽３
内に設置されたヘリウム再凝縮器２５によつて潜
熱をうばわれ、再凝縮し、液滴となつて密閉構造
の内槽３内の液体ヘリウム２として戻される。ま
た輻射シールド板６は、第１の小型冷凍機２０の
第１の冷凍ステージ２４（例えば80K）に直接接
続されており、この第１の冷凍ステージ２４から
の熱伝導により直接冷却される。これにより、コ
ンパクトで構成の簡単なシールドが得られる。
式によつて求めることが出来る。つまり、 Ｑ＝Ｉ・√・Th−Tccos（τl／ａ）／sin（τl
／ａ） において、 ／ａ＝１／τcos-1Tc／Th のとき、熱侵入量は最小値Qmin Qmin＝Ｉ・√（h 2−c 2） となる。ここで、 Ｑ：熱侵入量 Ｉ：電流値 λ：熱伝導率 α：定数（ρ＝αT、ρ：パワーリード抵抗率、
Ｔ：温度） Ｋ：熱伝導率 τ：τ＝Ｉ・√ Th：高温部温度 Tc：低温部温度 ａ：パワーリード断面積 ｌ：パワーリード長さ このようにして、パワーリード１０よりの熱侵
入を小さく出来、さらにパワーリード１０をガス
冷却しないで済むため蒸発ヘリウム量が大幅に低
減する。このため、輻射熱あるいは各種低温配管
からの熱伝導による侵入熱によつて蒸発した密閉
内槽３内のヘリウムガスは、すべて従来形の小型
冷凍機の冷凍能力のみで再液化することが出来
る。すなわち、蒸発した液体ヘリウム２は内槽３
内に設置されたヘリウム再凝縮器２５によつて潜
熱をうばわれ、再凝縮し、液滴となつて密閉構造
の内槽３内の液体ヘリウム２として戻される。ま
た輻射シールド板６は、第１の小型冷凍機２０の
第１の冷凍ステージ２４（例えば80K）に直接接
続されており、この第１の冷凍ステージ２４から
の熱伝導により直接冷却される。これにより、コ
ンパクトで構成の簡単なシールドが得られる。
上述したように、本実施例の超電導磁石装置に
よれば次のような効果が得られる。
よれば次のような効果が得られる。
(a) パワーリード１０を直接に小型冷凍機により
冷却し、保冷容器４の内槽３を密閉形とするこ
とが出来るので、液体ヘリウムの蒸発を抑制す
ることが出来る。ヘリウム蒸発量が低減される
ので、従来形の小型冷凍機により内槽３内のヘ
リウムガスを再凝縮することが出来る。
冷却し、保冷容器４の内槽３を密閉形とするこ
とが出来るので、液体ヘリウムの蒸発を抑制す
ることが出来る。ヘリウム蒸発量が低減される
ので、従来形の小型冷凍機により内槽３内のヘ
リウムガスを再凝縮することが出来る。
(b) パワーリード１０を直接冷却しているので、
超電導磁石装置運転中でも超電導状態を破壊す
ることなく、任意にその磁場強度すなわち磁場
電流値を変化させることができる。これによ
り、例えば単結晶引上装置用の超電導磁石装置
に本装置を適用した場合には、磁場強度制御に
より単結晶中の不純物濃度を抑制することが可
能となる。
超電導磁石装置運転中でも超電導状態を破壊す
ることなく、任意にその磁場強度すなわち磁場
電流値を変化させることができる。これによ
り、例えば単結晶引上装置用の超電導磁石装置
に本装置を適用した場合には、磁場強度制御に
より単結晶中の不純物濃度を抑制することが可
能となる。
(c) 小型冷凍機２０の冷凍ステージ２４により直
接に輻射シールド６を熱伝導により冷却してい
るので、装置がコンパクトとなる。
接に輻射シールド６を熱伝導により冷却してい
るので、装置がコンパクトとなる。
(d) 小型超電導磁石１の容量に見合うだけの従来
と同等の小型冷凍機２０，３０を直接に保冷容
器４に取付ける構造としているので、コンパク
トで低価格の装置とすることが出来る。
と同等の小型冷凍機２０，３０を直接に保冷容
器４に取付ける構造としているので、コンパク
トで低価格の装置とすることが出来る。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第３図は、本発明による超電導磁石装置の他の
構成例を示すもので、第２図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。本実施例は、
パワーリード１０を冷却する第２の小型冷凍機３
０の第２の冷凍ステージ３４の温度を、第１の小
型冷凍機２０の第１の冷凍ステージ２４の温度と
同一にし、輻射シールド板６を各冷凍ステージ３
４および２４に直接取付ける構成としたものであ
る。かかる構成とすることにより、輻射シールド
の冷凍能力が高まり熱シールド効果が改善される
と共に、液体ヘリウム２と第２の冷凍ステージ３
４間のパワーリード１０が輻射シールド板６によ
り当該温度（例えば80K）にて熱シールドされ、
パワーリード１０から熱侵入量がより一層低減さ
れる。
構成例を示すもので、第２図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。本実施例は、
パワーリード１０を冷却する第２の小型冷凍機３
０の第２の冷凍ステージ３４の温度を、第１の小
型冷凍機２０の第１の冷凍ステージ２４の温度と
同一にし、輻射シールド板６を各冷凍ステージ３
４および２４に直接取付ける構成としたものであ
る。かかる構成とすることにより、輻射シールド
の冷凍能力が高まり熱シールド効果が改善される
と共に、液体ヘリウム２と第２の冷凍ステージ３
４間のパワーリード１０が輻射シールド板６によ
り当該温度（例えば80K）にて熱シールドされ、
パワーリード１０から熱侵入量がより一層低減さ
れる。
第４図も、本発明による超伝導磁石装置の構成
例を示すもので、第２図と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略する。本実施例は、保冷
容器４に順次低温となる（例えば80K、20K、
4.2K）３つの冷凍ステージ１０４，１０５，１
０６を有する小型冷凍機１００を設け、パワーリ
ード１０の冷却および内槽３内の蒸発ヘリウムの
再凝縮を同時に行なう構成としたものである。か
かる構成により一層コンパクト超電導磁石装置を
得ることができる。
例を示すもので、第２図と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略する。本実施例は、保冷
容器４に順次低温となる（例えば80K、20K、
4.2K）３つの冷凍ステージ１０４，１０５，１
０６を有する小型冷凍機１００を設け、パワーリ
ード１０の冷却および内槽３内の蒸発ヘリウムの
再凝縮を同時に行なう構成としたものである。か
かる構成により一層コンパクト超電導磁石装置を
得ることができる。
以上説明したように本発明によれば、小型冷凍
機と小型超電導磁石を組合せ、超電導磁石用電源
から励磁電流を供給するパワーリードの各冷凍ス
テージ間における導体断面積および導体長さを保
令容器内の冷却媒体への侵入熱量が最小となるよ
うに構成したので、励磁電流値を制御することが
可能なコンパクトで低価格の超電導磁石装置が提
供できる。
機と小型超電導磁石を組合せ、超電導磁石用電源
から励磁電流を供給するパワーリードの各冷凍ス
テージ間における導体断面積および導体長さを保
令容器内の冷却媒体への侵入熱量が最小となるよ
うに構成したので、励磁電流値を制御することが
可能なコンパクトで低価格の超電導磁石装置が提
供できる。
第１図は従来の超電導磁石装置を示す構成図、
第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第３図
および第４図は本発明の他の実施例を示す構成図
である。 １……超電導磁石、２……液体ヘリウム、３…
…内槽、４……保冷容器、５……外槽、６……輻
射シールド板、７……液体窒素、８……シールド
管、９……超電導磁石用電源、１０……パワーリ
ード、１１……低温配管、１２……液体ヘリウム
移送管、１３……ガスヘリウム、１４……外槽、
１５……ヘリウム液化機、１６……被磁場印加機
器、２０，３０，１００……小型冷凍機、２１，
３１，１０１……冷凍媒体、２２，３２，１０２
……圧縮機ユニツト、２３，３３，１０３……膨
張機、２４，３４，３５，１０４，１０５，１０
６……冷凍ステージ、２５……ヘリウム再凝縮
器。
第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第３図
および第４図は本発明の他の実施例を示す構成図
である。 １……超電導磁石、２……液体ヘリウム、３…
…内槽、４……保冷容器、５……外槽、６……輻
射シールド板、７……液体窒素、８……シールド
管、９……超電導磁石用電源、１０……パワーリ
ード、１１……低温配管、１２……液体ヘリウム
移送管、１３……ガスヘリウム、１４……外槽、
１５……ヘリウム液化機、１６……被磁場印加機
器、２０，３０，１００……小型冷凍機、２１，
３１，１０１……冷凍媒体、２２，３２，１０２
……圧縮機ユニツト、２３，３３，１０３……膨
張機、２４，３４，３５，１０４，１０５，１０
６……冷凍ステージ、２５……ヘリウム再凝縮
器。
Claims (1)
- １ 冷却媒体が満たされた内槽と外槽からなる保
冷容器と、この保冷容器の内槽内に収納された超
電導磁石と、前記保冷容器に取付けられ、前記保
冷容器の内側に複数段階の冷凍ステージを有する
小型冷凍機と、前記保冷容器の内槽と外槽との間
に設けられた輻射シールド板と、前記冷凍ステー
ジに熱的に結合され、前記冷却媒体への侵入熱量
が最小になるように各冷凍ステージ間における導
体断面積および導体長さが設定され、前記超電導
磁石に超電導磁石用電源から励磁電流を供給する
パワーリードとを備えていることを特徴とする超
電導磁石装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136604A JPS6028211A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 超電導磁石装置 |
| US06/632,461 US4543794A (en) | 1983-07-26 | 1984-07-19 | Superconducting magnet device |
| GB08418769A GB2145506B (en) | 1983-07-26 | 1984-07-24 | Superconducting magnet device |
| KR8404441A KR890003871B1 (en) | 1983-07-26 | 1984-07-26 | Super conducting magnet device |
| DE19843427601 DE3427601A1 (de) | 1983-07-26 | 1984-07-26 | Supraleitende magnetvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136604A JPS6028211A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 超電導磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6028211A JPS6028211A (ja) | 1985-02-13 |
| JPH0582045B2 true JPH0582045B2 (ja) | 1993-11-17 |
Family
ID=15179177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58136604A Granted JPS6028211A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028211A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2758774B2 (ja) * | 1992-03-27 | 1998-05-28 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネットおよびその組み立て方法 |
| JP5539022B2 (ja) * | 2010-05-25 | 2014-07-02 | 三菱電機株式会社 | 伝導冷却超電導マグネット装置 |
| JP2013138058A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Japan Superconductor Technology Inc | 磁場中熱処理装置 |
| JP5940811B2 (ja) * | 2012-01-11 | 2016-06-29 | 株式会社神戸製鋼所 | 超電導マグネット装置及びこの装置に用いられる電流リード |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861608A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導装置 |
| JPS5880474A (ja) * | 1981-11-06 | 1983-05-14 | 株式会社日立製作所 | 極低温冷却装置 |
-
1983
- 1983-07-26 JP JP58136604A patent/JPS6028211A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6028211A (ja) | 1985-02-13 |
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