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公開番号2025094619
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2023210304
出願日2023-12-13
発明の名称極低温装置
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 20060101AFI20250618BHJP(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】極低温装置における初期冷却にかかる時間を短縮する。
【解決手段】極低温装置10は、極低温冷凍機20の中心軸C1に沿って配置された第1冷却ステージ25aと第2冷却ステージ25bを備え、第2冷却ステージ25bが第1冷却ステージ25aよりも低温に冷却される極低温冷凍機20と、第1冷却ステージ25aと第2冷却ステージ25bを熱接続し又は第1冷却ステージ25aと第2冷却ステージ25bの熱接続を解除する熱スイッチ100であって、極低温冷凍機20の中心軸C1とは非平行の方向に沿って延在する熱スイッチ100と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
極低温冷凍機の中心軸に沿って配置された第１冷却ステージと第２冷却ステージを備え、前記第２冷却ステージが前記第１冷却ステージよりも低温に冷却される極低温冷凍機と、
前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージを熱接続し又は前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージの熱接続を解除する熱スイッチであって、前記極低温冷凍機の中心軸とは非平行の方向に沿って延在する熱スイッチと、を備えることを特徴とする極低温装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記熱スイッチは、前記極低温冷凍機の中心軸に垂直な方向に沿って延在することを特徴とする請求項１に記載の極低温装置。
【請求項３】
前記極低温冷凍機の中心軸とは非平行の前記方向は、前記極低温装置に働く重力の方向とは異なる方向であることを特徴とする請求項１に記載の極低温装置。
【請求項４】
前記極低温冷凍機の中心軸とは非平行の前記方向における前記熱スイッチの長さは、前記極低温冷凍機の中心軸に沿う前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージの距離よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の極低温装置。
【請求項５】
前記熱スイッチは、
前記第１冷却ステージと熱的に結合された第１伝熱要素と、
前記第２冷却ステージと熱的に結合され、ガスギャップを挟んで前記第１伝熱要素と対向配置された第２伝熱要素と、を備え、
前記熱スイッチの周囲環境から前記ガスギャップを隔離するように、前記第１伝熱要素から前記第２伝熱要素へと前記極低温冷凍機の中心軸とは非平行の前記方向に沿って延在する接続筒と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の極低温装置。
【請求項６】
前記第１伝熱要素は、前記ガスギャップに面して、前記極低温冷凍機の中心軸とは非平行の前記方向に沿って延在する第１伝熱面を有し、
前記第２伝熱要素は、前記ガスギャップに面して、前記極低温冷凍機の中心軸とは非平行の前記方向に沿って延在する第２伝熱面を有し、
前記ガスギャップでの前記第１伝熱面と前記第２伝熱面の間隔が、１ｍｍ以内であることを特徴とする請求項５に記載の極低温装置。
【請求項７】
前記熱スイッチは、前記第２伝熱要素と熱的に結合され、前記ガスギャップからガスを吸着可能なゲッター材をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の極低温装置。
【請求項８】
前記極低温冷凍機が設置され、前記第１冷却ステージおよび前記第２冷却ステージとともに前記熱スイッチを収容する回転可能な真空容器をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の極低温装置。
【請求項９】
第１冷却ステージと第２冷却ステージを備え、前記第２冷却ステージが前記第１冷却ステージよりも低温に冷却される極低温冷凍機と、
前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージを熱接続し又は前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージの熱接続を解除する熱スイッチであって、極低温装置に働く重力の方向とは異なる方向に沿って延在する熱スイッチと、を備えることを特徴とする極低温装置。
【請求項１０】
第１冷却ステージと第２冷却ステージを備え、前記第２冷却ステージが前記第１冷却ステージよりも低温に冷却される極低温冷凍機と、
前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージを熱接続し又は前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージの熱接続を解除する熱スイッチと、
前記極低温冷凍機が設置され、前記第１冷却ステージおよび前記第２冷却ステージとともに前記熱スイッチを収容する回転可能な真空容器と、を備えることを特徴とする極低温装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温装置に関する。
続きを表示（約 1,400 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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－３３１１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。したがって、初期冷却の所要時間はなるべく短いことが望まれる。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、極低温装置における初期冷却にかかる時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によると、極低温装置は、極低温冷凍機の中心軸に沿って配置された第１冷却ステージと第２冷却ステージを備え、第２冷却ステージが第１冷却ステージよりも低温に冷却される極低温冷凍機と、第１冷却ステージと第２冷却ステージを熱接続し又は第１冷却ステージと第２冷却ステージの熱接続を解除する熱スイッチであって、極低温冷凍機の中心軸とは非平行の方向に沿って延在する熱スイッチと、を備える。
【０００７】
本発明のある態様によると、極低温装置は、第１冷却ステージと第２冷却ステージを備え、第２冷却ステージが第１冷却ステージよりも低温に冷却される極低温冷凍機と、第１冷却ステージと第２冷却ステージを熱接続し又は第１冷却ステージと第２冷却ステージの熱接続を解除する熱スイッチであって、極低温装置に働く重力の方向とは異なる方向に沿って延在する熱スイッチと、を備える。
【０００８】
本発明のある態様によると、極低温装置は、第１冷却ステージと第２冷却ステージを備え、第２冷却ステージが第１冷却ステージよりも低温に冷却される極低温冷凍機と、第１冷却ステージと第２冷却ステージを熱接続し又は第１冷却ステージと第２冷却ステージの熱接続を解除する熱スイッチと、極低温冷凍機が設置され、第１冷却ステージおよび第２冷却ステージとともに熱スイッチを収容する回転可能な真空容器と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、極低温装置における初期冷却にかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態に係る極低温装置を概略的に示す図である。
実施の形態に係る熱スイッチの例示的な構成をより詳細に示す概略断面図である。
変形例に係る熱スイッチを示す概略図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、変形例に係る熱スイッチを示す概略図である。
変形例に係る熱スイッチを示す概略図である。
変形例に係る熱スイッチを示す概略図である。
変形例に係る熱スイッチを示す概略図である。
ある実施の形態に係る熱スイッチ装置を示す概略図である。
他の実施の形態に係る極低温装置を概略的に示す図である。
他の実施の形態に係る極低温装置を概略的に示す図である。
他の実施の形態に係る極低温装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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