(57)【要約】    【課題】構造的に強固であり、長さ調整機能を有する磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置を提供する。    【解決手段】磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、冷凍機ヘッド２に連結される熱伝導体からなる延長棒４，７と、この延長棒４，７の先端に設けられる磁界発生装置１８と、前記延長棒４，７を囲むように配置される複数の外筒９，１４と、前記複数の外筒９，１４の相対位置を変化させる外筒の長さ調整機構とを具備する。【選択図】図１
2006112691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）冷凍機ヘッドに連結される熱伝導体からなる延長棒と、
（ｂ）該延長棒の先端に設けられる磁界発生装置と、
（ｃ）前記延長棒を囲むように配置される複数の外筒と、
（ｄ）前記複数の外筒の相対位置を変化させる外筒の長さ調整機構とを具備することを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記外筒の長さ調整機構は、複数のボルトで支持されるフランジを有する側面シール部の摺動機構からなることを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記外筒の長さ調整機構は、複数のボルトで支持されるフランジを有するベローズ装置からなることを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【請求項４】
請求項１記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記外筒の長さ調整機構は、複数のボルトで支持されるフランジを有するテレスコープ式装置からなることを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【請求項５】
請求項１記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記磁界発生装置の近傍の外筒と延長棒の間に多層構造の荷重支持部材を具備することを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【請求項６】
請求項５記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記多重構造の荷重支持機構は熱絶縁性のＦＲＰ荷重支持部材からなることを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記延長棒の支持を低熱侵入の荷重支持部材を介して外筒に負担させ、前記延長棒の先端に重量物が設置されても支持可能とすることを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【請求項８】
請求項７記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記荷重支持部材を、断面略コの字形の円筒を組み合わせた構造とすることにより、断熱距離を確保しつつ、前記延長棒をバランスよく支持することを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、超電導バルク体や超電導コイル（超電導磁石）を、液体窒素や液体ヘリウムなどの冷媒を使わず、冷凍機により直接冷却する方法が採用されるようになってきている。
【０００３】
しかしながら、強磁界中では冷凍機ヘッド（バルブ切換用モータ）などが正常に動作しないため、冷凍機を強磁界中で使用する場合には、冷凍機ヘッドを超電導バルク体や超電導コイル（超電導磁石）から離した所に設置する必要があり、そのため、銅などの熱伝導性の良い材料を用いて冷凍機ヘッドと超電導バルク体や超電導コイルとの間をつなぐ必要がある。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、その冷凍機ヘッドと超電導バルク体や超電導コイルをつなぐ熱伝導性部材が長くなると、室温でセットした状態と冷却された状態との大きな温度差から発生する熱伝導性部材の熱収縮により、超電導バルク体や超電導コイルなどの磁界発生装置と冷凍装置外槽との位置が相対的に変化し、ギャップが増加するという問題がある。磁界発生を目的とした装置では、このギャップは発生磁界の大きさに影響するため、できるだけ狭い方が望ましい。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、構造的に強固であり、長さ調整機能を有する磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、冷凍機ヘッドに連結される熱伝導体からなる延長棒と、この延長棒の先端に設けられる磁気発生装置と、前記延長棒を囲むように配置される複数の外筒と、前記複数の外筒の相対位置を変化させる外筒の長さ調整機構とを具備することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記外筒の長さ調整機構は、複数のボルトで支持されるフランジを有する側面シール部の摺動機構からなることを特徴とする。
【０００８】
〔３〕上記〔１〕記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記外筒の長さ調整機構は、複数のボルトで支持されるフランジを有するベローズ装置からなることを特徴とする。
【０００９】
〔４〕上記〔１〕記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記外筒の長さ調整機構は、複数のボルトで支持されるフランジを有するテレスコープ式装置からなることを特徴とする磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置。
【００１０】
〔５〕上記〔１〕記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記磁界発生装置の近傍の外筒と延長棒の間に多層構造の荷重支持部材を具備することを特徴とする。
【００１１】
〔６〕上記〔５〕記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記多重構造の荷重支持機構は熱絶縁性のＦＲＰ荷重支持部材からなることを特徴とする。
【００１２】
〔７〕上記〔５〕又は〔６〕記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記延長棒の支持を低熱侵入の荷重支持部材を介して外筒に負担させ、前記延長棒の先端に重量物が設置されても支持可能とすることを特徴とする。
【００１３】
〔８〕上記〔７〕記載の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、前記荷重支持部材を、断面略コの字形の円筒を組み合わせた構造とすることにより、断熱距離を確保しつつ、前記延長棒をバランスよく支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００１５】
（１）磁界発生装置の位置を的確に設定することができる。
【００１６】
（２）磁界発生装置の支持を強固にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置において、冷凍機ヘッドに連結される熱伝導体からなる延長棒と、この延長棒の先端に設けられる磁界発生装置と、前記延長棒を囲むように配置される複数の外筒と、前記複数の外筒の相対位置を変化させる外筒の長さ調整機構とを具備する。よって、磁界発生装置の位置を的確に設定することができる。
【００１８】
また、磁界発生装置の近傍の外筒と延長棒の間に多重円筒構造の荷重支持部材を具備する。よって、磁界発生装置を強固に支持することができる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の全体構成図、図２はその動作を説明する模式図であり、図２（ａ）は室温における初期状態、図２（ｂ）は冷却により延長棒が収縮した状態、図２（ｃ）は外筒を収縮させた状態を示す。
【００２１】
これらの図において、１は高圧及び低圧ガス切り換えバルブ駆動用モータ、２は畜冷材など含む冷凍機ヘッド、４は第１の延長棒（熱伝導体）、５は延長棒フランジ、７は第２の延長棒（熱伝導体）、８は外筒基部、９はその外筒基部８に連設される第１の延長外筒、１０は延長外筒フランジ、１１はスライドフランジ、１２は外筒移動用フランジ、１３は４本の固定ボルト、１４は第２の延長外筒、１５は多重円筒荷重支持部材としての多重に構成されるＦＲＰ荷重支持部材（熱絶縁材）であり、第２の延長棒７がスライド可能となるように配置される、先端が閉じられた筒状の第１のＦＲＰ荷重支持要素１５Ａ、第２の延長外筒１４の内側に配置される筒状の第２のＦＲＰ荷重支持要素１５Ｂからなる。また、１６は第１のＦＲＰ荷重支持要素１５Ａと第２のＦＲＰ荷重支持要素１５Ｂ間に介在するリング状の調整部材であり、これらのＦＲＰ荷重支持部材１５を一体に固定する。１７は側面シール部、１８は第２の延長棒７の先端に固定される磁界発生装置（超電導バルク体や超電導コイル）、１９は外筒先端部の真空容器であり、外筒の内部は真空保持可能である。
【００２２】
そこでまず、図２（ａ）に示すように、室温にて本発明の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷却装置をセットアップする。このときの真空容器１９と磁界発生装置１８のギャップｇをａ1 とする。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、冷凍機ヘッド２を冷却すると、延長棒４，７は熱収縮するため、真空容器１９と磁界発生装置１８のギャップｇは広がりａ2 となる。
【００２４】
ここで、延長棒４，７の温度による収縮量（銅の熱収縮率）は、室温から５０Ｋで約０．３％である。これはつまり、延長棒が例えば１ｍの場合、３ｍｍ収縮することになる。
【００２５】
そこで、この広がったギャップａ2 を狭めるため、外筒移動用フランジ１２を図中右方向へスライドさせる。それにより、第２の延長外筒１４、ＦＲＰ荷重支持部材１５及び調整部材１６、真空容器１９も右方向へスライドするため、図２（ｃ）に示すように、真空容器１９と磁界発生装置１８のギャップｇを初期状態のギャップであるａ1 へ戻すことができる。
【００２６】
このように構成されるので、磁界発生装置１８と真空容器１９とのギャップｇが冷却による延長棒の熱収縮の影響を受けることはない。
【００２７】
なお、冷凍機ヘッド２と磁界発生装置（超電導バルク体や超電導コイル）１８をつなぐ伝導部材（ここでは延長棒４，７）が長くなり、先端部分の磁界発生装置１８が重くなると、伝導部材だけでは支持が十分にできなくなる問題を避けるため、本発明では多層構造の荷重支持部材としてのＦＲＰ荷重支持部材（熱絶縁材）１５を設ける。なお、多層構造の荷重支持部材としては、例えば、多重円筒構造にしたり、図示しないが、軸方向に分割したり、円周に全て形成されるのではなく、円周の一部に分割した荷重支持部材を形成するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、ＦＲＰ荷重支持部材１５について詳細に説明する。
【００２９】
例えば、浮上式鉄道の浮上・推進・案内など、必要な電磁力はすべて極低温領域にある超電導コイルに加わることになる。この超電導コイルに加わった力は、最終的には常温領域に伝達され、車両を推進・浮上させるための力となる。
【００３０】
このために、超電導磁石の重要なパーツとして、極低温領域の超電導コイル内槽と常温領域を結ぶ断熱荷重支持部材がある。この断熱荷重支持部材は上記の電磁力を安定して伝達するとともに、極低温領域への熱侵入を可能な限り小さくすることが要求される。
【００３１】
そのため、本発明においては、この断熱荷重支持部材の一例として、多重円筒構造の荷重支持部材１５を採用している。この多重円筒荷重支持部材は、主として複数のＦＲＰ（ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）円筒を組み合わせた構造となっており、熱の伝導経路の距離を確保するように配慮されている。なお、液体窒素温度以下の領域では、カーボン繊維を使用したＣＦＲＰ（ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）を、液体窒素温度以上の領域ではガラス繊維を使用したＧＦＲＰ（ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）を採用することができる。すなわち、それぞれの温度領域において熱伝導特性がより有利なものを選択することができる。
【００３２】
最近では、アルミナ繊維を利用したＡＬＦＲＰ（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）の採用が進められている。これは、アルミナ繊維が上記ＣＦＲＰとＧＦＲＰの両者の優れた特性を全温度領域において有しているとともに、剛性強度も大きいという望ましい性質を有しているためである。
【００３３】
以上のような材質よりなる断熱支持部材を、本発明では多重円筒構造にすることにより、荷重支持のバランスをとることができる。
【００３４】
また、本発明では、外筒とその外筒の内部に配置される延長棒との温度差に伴う膨張率の差に起因する機械的ストレスを、外筒と延長棒の間に熱絶縁材としてのＦＲＰ荷重支持部材を設けるとともに、延長棒とそのＦＲＰ荷重支持部材間をスライド可能に配置することにより熱収縮が起こることによる機械的ストレスの発生を回避するように構成されている。
【００３５】
また、延長棒の支持を低熱侵入の荷重支持部材を介して外筒に負担させることで延長棒の先端に重量物が設置されても安定して支持することができる。さらに外筒を支持することにより、より重量物でも冷凍装置への負担なく低熱侵入で支持できる。
【００３６】
また、荷重支持部材は、コの字形を組み合わせた形状とし、断熱距離を確保しつつ、延長棒をバランスよく支持することができる。また、延長棒が熱収縮しても、余計な応力を発生させることはない。
【００３７】
断熱距離が足りない場合には、径の異なる複数の荷重支持材を同心状に重ねることにより熱侵入を抑えることができる。
【００３８】
図３は本発明の第２実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の全体構成図、図４はその動作を示す模式図であり、図４（ａ）は室温における初期状態、図４（ｂ）は冷却により延長棒が収縮した状態、図４（ｃ）は外筒を収縮させた状態を示す。図１、図２と同じ部分には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００３９】
この実施例においては、図３に示すように、外筒の長さ調整機構をベローズ装置により行うようにした。すなわち、外筒移動用フランジ１２と固定用フランジ２１との間には伸長されたベローズ装置（例えば、ステンレス製）２２が配置されており、延長棒４，７の熱収縮に対応して外筒を収縮させる場合には、図４（ｃ）に示すように、外筒移動用フランジ１２をスライドさせて第２の延長外筒１４を移動させ、ベローズ装置２２が収縮した状態で４本の固定ボルト１３によって固定する。
【００４０】
このように、より簡単な構成の、外筒の長さ調整機構を提供することができる。
【００４１】
図５は本発明の第３実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の全体構成図、図６はその動作を示す模式図であり、図６（ａ）は室温における初期状態、図６（ｂ）は冷却により延長棒が収縮した状態、図６（ｃ）は外筒を収縮させた状態を示す。なお、図１と図２と同じ部分には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００４２】
この実施例においては、図５に示すように、外筒の長さ調整機構をテレスコープ式装置により行うようにした。すなわち、外筒移動用フランジ１２と固定用フランジ２１との間には伸長されたテレスコープ式装置３１、例えば、入れ子式のステンレス製の内筒体３２と外筒体３３が配置されており、その外筒体３３の先端部内側にはガスケット（変形しにくい材料でつくられたパッキン）３４が設けられている。
【００４３】
外筒を収縮させる場合には、図６（ｃ）に示すように、外筒移動用フランジ１２をスライドさせて第２の延長外筒１４を移動させ、テレスコープ式装置３１が収縮した状態で４本の固定ボルト１３によって固定する。
【００４４】
このように構成したので、より簡単な構成で、外筒の長さ調整機構を提供することができる。
【００４５】
また、磁界発生装置を取り替える場合にも、本発明を適用することにより外筒を変えることなく、磁界発生装置と真空容器間のギャップを小さくすることができ、発生する磁界を有効に利用することができる。
【００４６】
本発明の長さ調整機構は延長棒の追加作業においても作業性の向上に有効である。
【００４７】
さらに、磁界発生装置の着磁時に強力な磁界を発生させる超電導コイルを使用して着磁するような場合でも、冷凍機ヘッドおよびその高圧及び低圧ガス切り換えバルブ駆動用モータは離れた位置に配置するようにしているので、その超電導コイルの強磁界による冷凍機ヘッドおよびその高圧及び低圧ガス切り換えバルブ駆動用モータへの影響を低減することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置は、超電導バルク体や超電導コイルなどの磁界発生装置の冷却装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の動作を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の全体構成図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の動作を示す模式図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の全体構成図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す磁界発生装置冷却用移動機構付き冷凍装置の動作を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    高圧及び低圧ガス切り換えバルブ駆動用モータ
２    冷凍機ヘッド
４    第１の延長棒（熱電導体）
５    延長棒フランジ
７    第２の延長棒（熱電導体）
８    外筒基部
９    第１の延長外筒
１０    延長外筒フランジ
１１    スライドフランジ
１２    外筒移動用フランジ
１３    ４本の固定ボルト
１４    第２の延長外筒
１５    ＦＲＰ荷重支持部材（熱絶縁材）
１５Ａ    筒状の第１のＦＲＰ荷重支持要素
１５Ｂ    筒状の第２のＦＲＰ荷重支持要素
１６    リング状の調整部材
１７    側面シール部
１８    磁界発生装置（超電導バルク体や超電導コイル）
１９    真空容器
２１    固定用フランジ
２２    ベローズ装置
３１    テレスコープ式装置
３２    内筒体
３３    外筒体
３４    ガスケット
【図１】
2006112691.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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