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公開番号2025025881
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131090
出願日2023-08-10
発明の名称極低温装置の初期冷却方法、および極低温装置
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F25B 9/00 20060101AFI20250214BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】極低温装置の初期冷却時間の短縮を簡便に実現する。
【解決手段】極低温装置10は、真空バルブ34を備える真空容器30と、第1冷却ステージ22aと、第1冷却ステージ22aよりも低温に冷却される第2冷却ステージ22bとを備え、第1冷却ステージ22aおよび第2冷却ステージ22bが真空容器30内に配置されるように真空容器30に設置される極低温冷凍機20と、真空バルブ34から直線経路36でアクセス可能となるように真空容器30内に配置され、第2冷却ステージ22bに熱的に結合された第2伝熱端子52と、を備える。極低温装置10は、真空バルブ34から直線経路36でアクセス可能となるように真空容器30内に配置され、第1冷却ステージ22aに熱的に結合された第1伝熱端子50をさらに備えてもよい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
極低温装置の初期冷却方法であって、前記極低温装置は、真空バルブを備える真空容器と、前記真空容器内に配置される第１冷却部および第２冷却部とを備え、前記第２冷却部は、前記第１冷却部よりも低温に冷却されるものであり、前記方法は、
伝熱体を備える冷却補助器具を前記真空バルブに取り付けることと、
前記真空バルブを通じて前記伝熱体を前記第２冷却部に物理的に接触させることと、
前記伝熱体を通じて前記第２冷却部を冷却することと、を備えることを特徴とする方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記冷却補助器具は、前記伝熱体に熱的に結合された冷却源をさらに備え、
前記冷却することは、前記冷却源を使用して、前記伝熱体を通じて前記第２冷却部を冷却することを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記冷却源は、単段冷凍機、または極低温冷媒を備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記極低温装置は、前記第１冷却部を冷却する第１冷却ステージと、前記第２冷却部を冷却する第２冷却ステージとを備える極低温冷凍機をさらに備え、
前記接触させることは、前記伝熱体を前記第１冷却部と前記第２冷却部の両方に物理的に接触させることを備え、
前記冷却することは、前記第１冷却ステージを冷却源として使用して、前記伝熱体を通じて前記第２冷却部を冷却することを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
極低温装置の初期冷却方法であって、前記極低温装置は、真空バルブを備える真空容器と、前記真空容器内に配置される第１冷却部および第２冷却部と、前記第１冷却部を冷却する第１冷却ステージと前記第２冷却部を冷却する第２冷却ステージとを備える極低温冷凍機と、を備え、前記第２冷却部は、前記第１冷却部よりも低温に冷却されるものであり、前記方法は、
接触具を備える冷却補助器具を前記真空バルブに取り付けることと、
前記第１冷却部を前記第２冷却部と熱的に結合するように、前記真空バルブを通じて前記接触具を前記第１冷却部と前記第２冷却部の少なくとも一方に物理的に接触させることと、
前記第１冷却ステージを冷却源として使用して前記第２冷却部を冷却することと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記冷却することの後に、前記冷却補助器具を前記真空バルブから取り外すことをさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
真空バルブを備える真空容器と、
第１冷却ステージと、前記第１冷却ステージよりも低温に冷却される第２冷却ステージとを備え、前記第１冷却ステージおよび前記第２冷却ステージが前記真空容器内に配置されるように前記真空容器に設置される極低温冷凍機と、
前記真空バルブから直線経路でアクセス可能となるように前記真空容器内に配置され、前記第２冷却ステージに熱的に結合された伝熱端子と、を備えることを特徴とする極低温装置。
【請求項８】
前記真空バルブから直線経路でアクセス可能となるように前記真空容器内に配置され、前記第１冷却ステージに熱的に結合された追加の伝熱端子をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の極低温装置。
【請求項９】
前記伝熱端子および前記追加の伝熱端子のうち一方に可撓性伝熱体で接続され、前記伝熱端子および前記追加の伝熱端子のうち他方と接離可能に配置された仲介伝熱体をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の極低温装置。
【請求項１０】
前記第１冷却ステージに熱的に結合され、前記第２冷却ステージを囲む輻射シールドをさらに備え、
前記輻射シールドは、シールド開口部を前記直線経路上に備えることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の極低温装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温装置の初期冷却方法、および極低温装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば超伝導磁石装置など極低温で動作する極低温装置においては、装置の起動に際して、室温など初期温度から目標冷却温度に冷却する初期冷却が行われる。超伝導磁石による高磁場の提供など、極低温装置の利用は、初期冷却の完了後に可能となる。
【０００３】
極低温装置には、極低温冷却のために、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機などの二段式の極低温冷凍機がよく用いられている。より低温に冷却される極低温冷凍機の第２段が超伝導コイルなどの極低温装置の被冷却物を冷却し、それよりも高温に冷却される極低温冷凍機の第１段が第２段の被冷却物への入熱を低減するための輻射シールドなど第１段の被冷却物を冷却する。第１段の冷凍能力は比較的大きいため、第１段の被冷却物の初期冷却は、比較的短い時間で行える。しかしながら、第２段の冷凍能力は一般に、第１段に比べてかなり小さいため、第２段の被冷却物の初期冷却には第１段に比べて長い時間を要しがちである。とくに、例えば大型の超伝導コイルを有する極低温装置では、初期冷却の所要時間がかなり長くなる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平９－３１２２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
初期冷却時間を短くするために、極低温装置に様々な専用の機構をあらかじめ組み込んでおくことが提案されている。しかしながら、こうした専用の初期冷却機構は、初期冷却完了後の極低温装置の通常運転の場面では使用されないにもかかわらず、たいてい大掛かりであり、それが組み込まれた極低温装置のコストアップを招きがちである。また、極低温装置に組み込まれた初期冷却機構が極低温装置の通常運転中に万が一故障した場合には、初期冷却機構の修理や交換のために極低温装置の通常運転を中断しなければならないかもしれず、極低温装置の運用に大きな影響を与えうる。これを避けるために、初期冷却機構に高い信頼性を保証するように設計したとすると、それもまた装置のコスト増加につながりうる。
【０００６】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、極低温装置の初期冷却時間の短縮を簡便に実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によると、極低温装置の初期冷却方法が提供される。極低温装置は、真空バルブを備える真空容器と、真空容器内に配置される第１冷却部および第２冷却部とを備える。第２冷却部は、第１冷却部よりも低温に冷却される。方法は、伝熱体を備える冷却補助器具を真空バルブに取り付けることと、真空バルブから伝熱体を真空容器内に挿入することと、伝熱体を第２冷却部に物理的に接触させることと、伝熱体を通じて第２冷却部を冷却することと、を備える。
【０００８】
本発明のある態様によると、極低温装置の初期冷却方法が提供される。極低温装置は、真空バルブを備える真空容器と、真空容器内に配置される第１冷却部および第２冷却部と、第１冷却部を冷却する第１冷却ステージと第２冷却部を冷却する第２冷却ステージとを備える極低温冷凍機と、を備える。第２冷却部は、第１冷却部よりも低温に冷却される。方法は、接触具を備える冷却補助器具を真空バルブに取り付けることと、第１冷却部を第２冷却部と熱的に結合するように、真空バルブを通じて接触具を第１冷却部と第２冷却部の少なくとも一方に物理的に接触させることと、第１冷却ステージを冷却源として使用して第２冷却部を冷却することと、を備える。
【０００９】
本発明のある態様によると、極低温装置は、真空バルブを備える真空容器と、第１冷却ステージと、第１冷却ステージよりも低温に冷却される第２冷却ステージとを備え、第１冷却ステージおよび第２冷却ステージが真空容器内に配置されるように真空容器に設置される極低温冷凍機と、真空バルブから直線経路でアクセス可能となるように真空容器内に配置され、第２冷却ステージに熱的に結合された伝熱端子と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、極低温装置の初期冷却時間の短縮を簡便に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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